JP2007260393A - Stable polymerized hemoglobin blood-substitute - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a blood substitute which has capability of transporting and moving a sufficient quantity of oxygen to a tissue under a circumferential condition and good retention time in the blood vessel. <P>SOLUTION: In an oxygen protective film double pack with about 0.0001 inches to about 0.01 inches including an aluminum foil laminate material and oxygen permeability of lower than about 1.0 cm<SP>2</SP>/100 inch<SP>2</SP>/24 hr per atmosphere at room temperature, deoxygenated hemoglobin formulation is retained to protect the stability of the deoxygenated hemoglobin formulation. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、脱酸素化ヘモグロビン製剤の安定性を保護する方法および血液からの安定重合化ヘモグロビン代用血液の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for protecting the stability of a deoxygenated hemoglobin preparation and a method for producing a stable polymerized hemoglobin substitute blood from blood.

発明の背景
血液損失(例えば急性出血によるものや、外科手術中のもの)、貧血症(例えば悪性貧血又は鎌状赤血球貧血)又はショック(例えば低血量性ショック(volume deficiency shock )、アナフィラキシーショック、敗血症性ショック若しくはアレルギー性ショック)がもたらす低酸素症を処置又は予防するために、代用血液が必要とされている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Blood loss (eg due to acute bleeding or during surgery), anemia (eg pernicious anemia or sickle cell anemia) or shock (eg volume deficiency shock), anaphylactic shock, Blood substitutes are needed to treat or prevent hypoxia caused by septic shock or allergic shock.

代用血液としてこのような立場から血液や血液画分を使用することは、危険に満ちている。例えば全血の使用は、しばしば肝炎原因ウイルスやAIDS原因ウイルスが伝達される危険を伴い、これらは患者の回復を困難にしたり、患者に死をもたらすこともある。また、全血の使用は、免疫血液学的問題と供血者間不適合を避けるために、血液型の決定と交差適合試験を必要とする。   The use of blood and blood fractions from this standpoint as blood substitutes is full of danger. For example, the use of whole blood often carries the risk of transmitting hepatitis-causing virus or AIDS-causing virus, which can make the patient difficult to recover or even cause death to the patient. Also, the use of whole blood requires blood type determination and cross-match testing to avoid immunohematology problems and donor-incompatibility.

代用血液としてのヒトヘモグロビンは、浸透活性と酸素を輸送移転する能力とを持つが、腎臓経路と血管壁によって循環系から迅速に除去され、極めて短寿命であるので、概して半減期が不十分であるという不都合がある。さらに、ヒトヘモグロビンはしばしば毒性レベルのエンドトキシン、細菌及び/又はウイルスで汚染されていることがある。   Human hemoglobin as a blood substitute has osmotic activity and the ability to transport and transfer oxygen, but it is rapidly removed from the circulatory system by the renal pathway and vascular wall and has a very short life span, so it generally has an insufficient half-life. There is an inconvenience. Moreover, human hemoglobin is often contaminated with toxic levels of endotoxins, bacteria and / or viruses.

ヒト以外のヘモグロビンもヒトヘモグロビンと同じ欠点を持つ。さらに、ヒト以外の供給源から得たヘモグロビンは、一般に、その受血者において免疫系応答を引き起こしうるタンパク質(抗体など)で汚染されている。   Non-human hemoglobin has the same drawbacks as human hemoglobin. Furthermore, hemoglobin obtained from sources other than humans is generally contaminated with proteins (such as antibodies) that can cause an immune system response in the recipient.

その他にも、ペルフルオロ化合物、合成ヘモグロビン類似物、リポソーム封入ヘモグロビン及び化学修飾ヘモグロビンを含む、少なくとも4種類の代用血液がこれまでに使用されている。しかし、これらの代用血液の多くは概して血管内滞留時間が短く、循環系によって外来物質として除去されたり、肝臓、脾臓その他の組織に留まる。また、これらの代用血液の多くは、生体系と生物学的に適合しない。   In addition, at least four types of blood substitutes have been used so far, including perfluoro compounds, synthetic hemoglobin analogs, liposome-encapsulated hemoglobin and chemically modified hemoglobin. However, many of these blood substitutes generally have a short residence time in the blood vessels and are removed as foreign substances by the circulatory system or remain in the liver, spleen and other tissues. Also, many of these blood substitutes are not biologically compatible with biological systems.

したがって、ヘモグロビン系代用血液の製造における最近の進歩にも関わらず、その代用血液の注入によってもたらされる免疫系応答やいかなる毒物学的作用をも広く防止できるほど汚染物質(エンドトキシン、細菌、ウイルス、リン脂質及び非ヘモグロビンタンパク質など)のレベルが低い代用血液が必要とされ続けている。加えて、代用血液は周囲条件下に十分な量の酸素を組織に輸送、移転する能力をも持たなければならず、かつ、血管内滞留時間が良好でなければならない。   Thus, despite recent advances in the production of hemoglobin blood substitutes, contaminants (endotoxins, bacteria, viruses, phosphorus, etc.) can widely prevent the immune system response and any toxicological effects caused by the blood substitute injection. Blood substitutes with low levels of lipids and non-hemoglobin proteins) continue to be needed. In addition, the blood substitute must also have the ability to transport and transfer a sufficient amount of oxygen to the tissue under ambient conditions and have a good intravascular residence time.

さらに代用血液は、1 )全血にほぼ等しい浸透活性(oncotic activity)を持ち、2 )交差適合試験や感受性試験を行わなくてもほとんどの受血者に輸注することができ、3 )極わずかな冷却で長期間保存できることが好ましい。   In addition, blood substitutes 1) have oncotic activity approximately equal to whole blood, 2) can be transfused to most recipients without cross-matching or susceptibility testing, 3) very little It is preferable that it can be stored for a long time with proper cooling.

本発明の要旨は、
アルミニウムホイルラミネート素材を含む、約0.0001〜0.01インチの厚さを持つ酸素保護フィルム二重包装であって、室温で1気圧あたり24時間あたり100平方インチあたり約1.0cc未満の酸素透過性を持つ酸素保護フィルム二重包装中に、脱酸素化ヘモグロビン製剤を維持することからなる、脱酸素化ヘモグロビン製剤の安定性を保護する方法、
に関する。
The gist of the present invention is as follows.
An oxygen protective film double wrap having a thickness of about 0.0001 to 0.01 inches comprising an aluminum foil laminate material and less than about 1.0 cc oxygen per 100 square inches per 24 hours per atmosphere at room temperature A method for protecting the stability of a deoxygenated hemoglobin formulation, comprising maintaining the deoxygenated hemoglobin formulation in a double package of permeable oxygen protective film;
About.

発明の概要
本発明は、クロマトグラフィーカラムを用いて全血液から安定重合化ヘモグロビン代用血液を製造する方法に関する。また、本発明は、実質的に酸素を含まない雰囲気下でヘモグロビン代用血液の安定性を保つ方法に関する。さらに、本発明は、安定重合化ヘモグロビン製剤ならびに重合化ヘモグロビンおよび還元剤からなる安定溶液からなる組成物に関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing stable polymerized hemoglobin substitute blood from whole blood using a chromatography column. The present invention also relates to a method for maintaining the stability of blood substitutes for hemoglobin in an atmosphere that does not substantially contain oxygen. Furthermore, the present invention relates to a stable polymerized hemoglobin preparation and a composition comprising a stable solution comprising polymerized hemoglobin and a reducing agent.

1つの態様において、該方法は、血液を抗凝固剤と混合して血液溶液を生成させ、次いで、該血液溶液中の赤血球を洗浄して、赤血球から小さな血漿蛋白質を分離することを含む。該方法は、洗浄した赤血球を白血球から分離し、次いで、赤血球を破壊してヘモグロビンを放出させ、ヘモグロビン溶液を生成させる工程も含む。それから、公称100kDおよび30kDの分子量カットオフ限外濾過膜の分子量分画により、および高速液体クロマトグラフィーにより、ヘモグロビン溶液中の非ヘモグロビン成分をヘモグロビン溶液から分離し、ヘモグロビン溶出物を生成させる。次いで、ヘモグロビン溶出物を脱酸素化し、続いて還元剤と接触させて酸化安定脱酸素化ヘモグロビン溶液を生成させ、続いてこのものを架橋剤と混合して重合化反応混合物を生成させる。次いで、該重合化反応混合物を安定化させ、生理学的溶液および還元剤を用いてダイアフィルトレーションし、それにより、重合化ヘモグロビン溶液が生理学的に許容され得るように作られ、該還元剤が微量の酸素を捕獲し、そうすることによって、該安定重合化ヘモグロビン代用血液を生成させる。   In one embodiment, the method includes mixing blood with an anticoagulant to form a blood solution, and then washing red blood cells in the blood solution to separate small plasma proteins from the red blood cells. The method also includes separating the washed red blood cells from the white blood cells, and then destroying the red blood cells to release hemoglobin and produce a hemoglobin solution. The non-hemoglobin component in the hemoglobin solution is then separated from the hemoglobin solution by molecular weight fractionation of nominal 100 kD and 30 kD molecular weight cut-off ultrafiltration membranes and by high performance liquid chromatography to produce a hemoglobin eluate. The hemoglobin eluate is then deoxygenated and subsequently contacted with a reducing agent to form an oxidatively stable deoxygenated hemoglobin solution, which is subsequently mixed with a crosslinker to form a polymerization reaction mixture. The polymerization reaction mixture is then stabilized and diafiltered with a physiological solution and a reducing agent so that the polymerized hemoglobin solution is made physiologically acceptable and the reducing agent is A trace amount of oxygen is captured and the stable polymerized hemoglobin blood substitute is generated.

本発明の代用血液は、組織の赤血球の流量が低下し、正常血液量で、少なくとも正常の全身血管抵抗を有する脊椎動物に対して、少なくとも1回の投与量のヘモグロビンを脊椎動物の循環系に導入することにより、脊椎動物の組織において組織の酸素添加を増加させる方法に用いることができる。   In the blood substitute of the present invention, at least one dose of hemoglobin is supplied to the vertebrate circulatory system to a vertebrate having a normal blood volume and at least normal systemic vascular resistance with a reduced flow rate of red blood cells in the tissue. By introducing, it can be used in a method for increasing tissue oxygenation in vertebrate tissues.

本発明に従うと、ヘモグロビン系代用血液の注入によってもたらされる免疫系応答やいかなる毒物学的作用をも広く防止できるほど汚染物質(エンドトキシン、細菌、ウイルス、リン脂質及び非ヘモグロビンタンパク質など)のレベルが低い代用血液が提供される。加えて、周囲条件下に十分な量の酸素を組織に輸送、移転する能力をも持ち、かつ、血管内滞留時間が良好である代用血液が提供される。   According to the present invention, the level of contaminants (such as endotoxins, bacteria, viruses, phospholipids and non-hemoglobin proteins) is low enough to widely prevent any immune system response or any toxicological effects brought about by the injection of hemoglobin blood substitutes Blood substitutes are provided. In addition, a blood substitute is provided that also has the ability to transport and transfer a sufficient amount of oxygen to the tissue under ambient conditions and has a good intravascular retention time.

さらに、1 )全血にほぼ等しい浸透活性(oncotic activity)を持ち、2 )交差適合試験や感受性試験を行わなくてもほとんどの受血者に輸注することができ、3 )極わずかな冷却で長期間保存できる代用血液が提供される。   In addition, 1) has oncotic activity approximately equal to whole blood, 2) can be transfused to most recipients without cross-matching or susceptibility testing, and 3) with minimal cooling. Blood substitutes that can be stored for a long period of time are provided.

本発明の有利性は多大である。1つの有利性は、本発明の方法により製造されるヘモグロビンが、従来の方法よりも高い純度を有するということである。それは、カルボニックアンヒドラーゼ等のリカルシトラント(recalcitrant)蛋白質成分でさえも実質的に含まない。したがって、1つの種に由来するヘモグロビンを代用血液として、受容した種が重大な副作用を被ることなく、異なる種に好適に用いることができる。   The advantages of the present invention are enormous. One advantage is that the hemoglobin produced by the method of the present invention has a higher purity than conventional methods. It is substantially free of even recalcitrant protein components such as carbonic anhydrase. Therefore, hemoglobin derived from one species can be used as a blood substitute and can be suitably used for different species without the received species suffering significant side effects.

本発明の方法から製造される安定重合化ヘモグロビン代用血液は、大量に低コストで利用できるウシの血液から製造することができる。ウシヘモグロビンは、ヒトヘモグロビンの酸素親和性を修正するために必要なピリドキサール−5−ホスフェートまたは他の化学物質等の化学修飾試薬を必要とせず、生理学的に適切な酸素結合曲線を有するというさらなる有利性を保持している。   The stable polymerized hemoglobin blood substitute produced from the method of the present invention can be produced from bovine blood which can be used in large quantities at low cost. Bovine hemoglobin does not require chemical modification reagents such as pyridoxal-5-phosphate or other chemicals necessary to modify the oxygen affinity of human hemoglobin, and has the additional advantage of having a physiologically relevant oxygen binding curve. Holds sex.

さらに、重合化ヘモグロビンは、より高収率でも製造され、従来の方法よりも非安定化ヘモグロビンが低いレベルである。   In addition, polymerized hemoglobin is produced in higher yields with lower levels of unstabilized hemoglobin than conventional methods.

また、本発明の方法により製造され保存された代用血液は、より高い純度およびより長い寿命を有する。代用血液は、室温で2年以上安定である。代用血液は、相対的に低酸素親和性を有し、血管内保持時間が増加し、好適な腫脹圧を有する。   In addition, blood substitutes produced and stored by the method of the present invention have higher purity and longer life. Blood substitutes are stable for more than 2 years at room temperature. The blood substitute has a relatively low oxygen affinity, an increased intravascular retention time, and a suitable swelling pressure.

本発明は、RBC流の少なくとも一部の低下から生じる、組織および/または器官の低酸素症の可能性と程度、並びに組織壊死の可能性を低減させるという点でさらに有利である。別の有利性は、生命に必須の器官またはその一部への有意なRBC流の低下から病気になった脊椎動物に対する生存率が上昇することである。また、本発明は、末端の組織の酸素添加を有意に低下させることなく、RBC流の制限を要する侵襲性手法を行うことも可能にする。   The present invention is further advantageous in that it reduces the likelihood and extent of tissue and / or organ hypoxia resulting from a reduction in at least a portion of RBC flow, and the likelihood of tissue necrosis. Another advantage is increased survival for diseased vertebrates from a significant reduction in RBC flow to vital organs or parts thereof. The present invention also enables invasive procedures that require limiting RBC flow without significantly reducing the oxygenation of the terminal tissue.

発明の詳細な説明
以下、本発明方法の特徴とその他の細部を、添付の図面を参照してより具体的に説明し、特許請求の範囲に示す。本発明の特定の態様は例示のために記載されるのであって、それらが本発明の限定として記載されるのでないことは理解されるだろう。本発明の本質的特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく種々の実施態様で使用することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The features and other details of the method of the invention will now be more specifically described with reference to the accompanying drawings and set forth in the appended claims. It will be understood that the particular embodiments of the invention have been described by way of illustration and not as limitations of the invention. The essential features of the invention can be used in various embodiments without departing from the scope of the invention.

本明細書に規定するところの代用血液とは、ヒト、哺乳動物その他の脊椎動物中で使用するためのヘモグロビン系酸素運搬組成物であって、少なくとも生命維持に必要な器官及び組織に酸素を輸送、移転することができ、十分な血管内腫脹浸透圧を維持できるものである。脊椎動物とは古典的に定義される通りであり、循環系中の血液を利用して組織に酸素を移転するヒトその他あらゆる脊椎動物を含む。本発明の方法に関して好ましい脊椎動物は、霊長類、犬、猫、ラット、馬、豚又は羊などの哺乳動物である。さらに好ましい脊椎動物はヒトである。本発明の方法で処置される脊椎動物は、胎児(出生前の脊椎動物)、出生後の脊椎動物又は誕生時の脊椎動物のいずれであってもよい。   Blood substitutes as defined herein are hemoglobin-based oxygen transport compositions for use in humans, mammals and other vertebrates, and transport oxygen to at least organs and tissues necessary for life support. , And can maintain sufficient intravascular swelling and osmotic pressure. Vertebrate is classically defined and includes humans and any other vertebrate that uses blood in the circulatory system to transfer oxygen to tissues. Preferred vertebrates for the method of the present invention are mammals such as primates, dogs, cats, rats, horses, pigs or sheep. A more preferred vertebrate is a human. The vertebrate treated by the method of the present invention may be any of a fetus (prenatal vertebrate), a postnatal vertebrate, or a birth vertebrate.

また、循環系の定義は古典的に定義される通りであり、心臓、動脈、静脈、及びより小さい脈管構造(毛細管など)を含む微小循環系からなる。   The definition of the circulatory system is as defined classically and consists of a microcirculatory system including the heart, arteries, veins, and smaller vasculature (capillaries, etc.).

本発明の方法によって製造される代用血液は、そのエンドトキシン、リン脂質、外来タンパク質その他の汚染物質レベルが、有意な免疫系応答を引き起こさず、受血者にとって非毒性でなければならない。代用血液は超純度であることが好ましい。本明細書に規定するところの超純度とは、エンドトキシンが0.5EU/ml未満、リン脂質が3.3nmol/ml未満であり、検出できるレベルの非ヘモグロビンタンパク質(血清アルブミン、抗体など)を含有しないことを意味する。   Blood substitutes produced by the method of the present invention must be non-toxic to recipients because their endotoxin, phospholipid, foreign protein and other contaminant levels do not cause a significant immune system response. The blood substitute is preferably ultra-pure. Ultrapurity as defined in this specification means that endotoxin is less than 0.5 EU / ml, phospholipid is less than 3.3 nmol / ml, and no detectable non-hemoglobin protein (serum albumin, antibody, etc.) is contained. Means.

「エンドトキシン」という用語は、グレイン(grain )陰性菌細胞壁の外層の一部として生産される細胞結合型リポ多糖類を指し、これらは多くの条件下で毒性である。エンドトキシンを動物に注射すると、発熱、下痢、出血性ショックその他の組織損傷が起こりうる。エンドトキシン単位(EU)は、1983年米国薬局方年次総会(United States Pharmacopeial Convention)3014頁に、0.1 ナノグラムの米国参照標品ロットEC-5に含まれる活性と定義されている。1 バイアルのEC-5は10,000EUを含有する。代用血液中のエンドトキシン濃度を測定するのに適した手段の例としては、アソシエーツオブケープコッド(Associates of Cape Cod;マサチューセッツ州ウッズホール)によって開発さた「速度/ 濁度測定リムウス遊走細胞ライステート(Kinetic/Turbidimetric Limuus Amebocytic Lystate ;LAL )5000法」という方法が挙げられる。   The term “endotoxin” refers to cell-bound lipopolysaccharides produced as part of the outer layer of a grain negative cell wall, which are toxic under many conditions. When animals are injected with endotoxin, fever, diarrhea, hemorrhagic shock and other tissue damage can occur. Endotoxin units (EU) are defined in the United States Pharmacopeial Convention, 1983, page 3014 as the activity contained in 0.1 nanograms of the US reference standard lot EC-5. One vial of EC-5 contains 10,000 EU. An example of a suitable means for measuring endotoxin concentrations in blood substitutes is the “Kinetic kinetic / turbidimetric limus migratory cell lysate developed by Associates of Cape Cod (Woods Hole, Mass.). / Turbidimetric Limuus Amebocytic Lystate (LAL) 5000 method ".

本明細書に規定するところの安定重合化ヘモグロビンは、低酸素環境下に保存すると、適切な貯蔵温度で2 年以上の期間、好ましくは2 年以上の期間、分子量分布及び/ 又はメトヘモグロビン含量が実質上増減しないヘモグロビン系酸素運搬組成物である。1 年以上の貯蔵に適した貯蔵温度は約0 ℃〜約40℃である。好ましい貯蔵温度範囲は約4 ℃〜約30℃である。   Stable polymerized hemoglobin as defined herein has a molecular weight distribution and / or methemoglobin content of 2 years or more, preferably 2 years or more at an appropriate storage temperature when stored in a hypoxic environment. It is a hemoglobin-based oxygen carrying composition that does not substantially increase or decrease. Suitable storage temperatures for more than one year are from about 0 ° C to about 40 ° C. A preferred storage temperature range is from about 4 ° C to about 30 ° C.

適切な低酸素環境とは、その代用血液中に約15重量% 未満のメトヘモグロビン濃度をもたらす、少なくとも1 年の貯蔵期間中にその代用血液と接触する酸素の累積量と定義される。酸素の累積量には、代用血液パッケージ内へ漏出する酸素と、その代用血液とパッケージの当初の酸素含量が含まれる。   A suitable hypoxic environment is defined as the cumulative amount of oxygen in contact with the blood substitute during a storage period of at least one year that results in a methemoglobin concentration of less than about 15% by weight in the blood substitute. The cumulative amount of oxygen includes oxygen leaking into the blood substitute package and the original oxygen content of the blood substitute and package.

本発明の方法を通じて、RBC 収集からヘモグロビン重合まで常に、微生物成長又は生物負荷(bioburden )を最小に抑えることのできる条件下、例えば温度を約0 ℃以上約20℃未満に維持するなど、に、血液溶液、RBC 及びヘモグロビンを維持する。好ましくは、温度を約15℃以下に維持する。より好ましくは温度を10±2 ℃に維持する。   Through the method of the present invention, from RBC collection to hemoglobin polymerization, always under conditions that can minimize microbial growth or bioburden, such as maintaining the temperature above about 0 ° C and below about 20 ° C, Maintain blood solution, RBC and hemoglobin. Preferably, the temperature is maintained below about 15 ° C. More preferably, the temperature is maintained at 10 ± 2 ° C.

本発明の方法において、安定重合化ヘモグロビン溶液とそこから得られる代用血液の製造工程用の成分の一部を、滅菌製剤を製造できる程度に消毒する。滅菌とは、当該技術分野で定義される通りであり、具体的には、その溶液が、USP XXII, Section 71,1483-1488頁に規定される滅菌性に関する米国薬局方の要求に合致することである。さらに、プロセスストリーム(process stream)にさらされる成分の一部を、そのプロセスストリームと反応若しくはそのプロセスストリームを汚染しない素材で加工又は被覆するのが通例である。そのような素材としては、ステンレス鋼及びインコネルなどのその他のスチール合金を挙げることができる。   In the method of the present invention, the stable polymerized hemoglobin solution and a part of the components for the production process of the blood substitute obtained therefrom are disinfected to such an extent that a sterile preparation can be produced. Sterilization is as defined in the art, and specifically, the solution must meet the US Pharmacopoeia requirements for sterility as defined in USP XXII, Section 71, pages 1483-1488. It is. Furthermore, it is customary to process or coat some of the components that are exposed to the process stream with materials that do not react with or contaminate the process stream. Such materials can include other steel alloys such as stainless steel and Inconel.

安定重合化ヘモグロビン代用血液を製造する方法の一態様、システム10を、図1A〜1Cに図解する。図1Aにおいて、システム10は血液供給サブシステム12を含む。血液供給サブシステム12はろ過器14、供給タンク16、供給ポンプ18及び直列プレフィルター20、22を含む。供給タンク16には、赤血球(RBC )又はヘモグロビンを含有する血液溶液と、少なくとも1 種類の抗凝固剤とを入れる。   One embodiment of a method for producing stable polymerized hemoglobin blood substitute, system 10, is illustrated in FIGS. In FIG. 1A, system 10 includes a blood supply subsystem 12. The blood supply subsystem 12 includes a filter 14, a supply tank 16, a supply pump 18, and serial prefilters 20,22. The supply tank 16 is filled with a blood solution containing red blood cells (RBC) or hemoglobin and at least one anticoagulant.

システム10で加工できる好適なRBC 又はヘモグロビン供給源としては、新しい、又は古い若しくは期限切れの人血、牛血、羊血、豚血、犬血、及びその他脊椎動物由来の血液、並びに、例えばBIO/TECHNOLOGY, 12:55-59(1994)に記載のトランスジェニックHb及び組換え生産ヘモグロビン(Nature, 356:258-60(1992))などの遺伝形質転換法で生産されたヘモグロビンが挙げられる。   Suitable RBC or hemoglobin sources that can be processed by the system 10 include new or old or expired human blood, bovine blood, sheep blood, pig blood, dog blood, and other vertebrate blood, and BIO / Examples include hemoglobin produced by genetic transformation methods such as transgenic Hb and recombinantly produced hemoglobin described in TECHNOLOGY, 12: 55-59 (1994) (Nature, 356: 258-60 (1992)).

血液は、生きているドナーから集めることもできるし、屠殺したばかりのドナーから集めることもできる。牛全血を集める一方法は、Rauschらに付与された米国特許第5,084,558 号及び同5,296,465 号に記述されている。血液は衛生的に集められることが好ましい。   Blood can be collected from a living donor or from a freshly slaughtered donor. One method for collecting bovine whole blood is described in US Pat. Nos. 5,084,558 and 5,296,465 to Rausch et al. The blood is preferably collected hygienically.

血液の有意な凝固を防止するために、収集時又は収集直後に、血液を少なくとも1 種類の抗凝固剤と混合する。好適な抗凝血剤は従来から当該技術分野で知られているものであり、例えばクエン酸ナトリウム、エチレンジアミンテトラ酢酸及びヘパリンなどが挙げられる。血液と混合する時、抗凝固剤は粉末等の固形であってもよいし、水溶液であってもよい。   To prevent significant blood clotting, the blood is mixed with at least one anticoagulant during or immediately after collection. Suitable anticoagulants are those conventionally known in the art, such as sodium citrate, ethylenediaminetetraacetic acid and heparin. When mixed with blood, the anticoagulant may be a solid such as a powder or an aqueous solution.

血液溶液の供給源は、集めたばかりの試料からであってもよいし、血液バンクから得られる失効した人血等の古い試料からであってもよいと解される。さらに血液溶液は凍結及び/又は液体状態で保存されていたものであってもいいだろう。本発明の方法において使用する前に血液溶液を凍結しないことが好ましい。   It is understood that the source of the blood solution may be from a sample that has just been collected or from an old sample such as expired human blood obtained from a blood bank. Furthermore, the blood solution may have been stored frozen and / or in a liquid state. It is preferred not to freeze the blood solution prior to use in the method of the present invention.

もう一つの態様では、血液溶液を供給タンク16に導入する前に、血液溶液中のペニシリンなどの抗生物質レベルを検定する。抗生物質レベルは、その血液試料のドナーが抗生物質で処置されていなかったということを立証することによって、その血液試料が感染性生物を含んでいないという程度の保証をするために測定される。抗生物質に関する好適な検定法の例としては、「乳中ペニシリンの迅速検出」と題する方法を使用するペニシリン検定キット(Difco,ミシガン州デトロイト)が挙げられる。血液溶液が含有するペニシリンレベルは約0.008 単位/ml 以下であることが好ましい。別法として、家畜に疾病が無いこと、若しくは家畜の抗生物質処置がないことを監視する獣群管理プログラムを使用することもできる。   In another embodiment, before introducing the blood solution into the supply tank 16, the level of antibiotics such as penicillin in the blood solution is assayed. Antibiotic levels are measured to ensure that the blood sample does not contain infectious organisms by demonstrating that the blood sample donor has not been treated with antibiotics. An example of a suitable assay for antibiotics is the penicillin assay kit (Difco, Detroit, Michigan) using the method entitled “Rapid Detection of Milk Penicillin”. The penicillin level contained in the blood solution is preferably about 0.008 units / ml or less. Alternatively, a herd management program may be used that monitors livestock for disease or lack of livestock antibiotic treatment.

好ましくは、供給タンク16の充填に先立って、又はその充填中に、血液溶液をろ過して、大きな凝集物及び粒子を除去する。600 メッシュのふるいが好適なろ過器の例である。   Preferably, prior to or during filling of supply tank 16, the blood solution is filtered to remove large aggregates and particles. A 600 mesh screen is an example of a suitable filter.

図1Aに戻って、供給ポンプ18は供給タンク16中の血液溶液を吸引し、その血液溶液を、直径約50マイクロメートル(μm )以上の大きな血液溶液残渣を除去するための直列プレフィルター20、22経由でダイアフィルトレーションタンク24に排出し、その血液溶液に含まれるRBC の洗浄に備える。好適な直列プレフィルターの例は800 μm 及び50μm ポリプロピレンフィルターである。本発明方法では、製造効率を向上させるために、直列プレフィルター20、22による血液溶液の予備ろ過が好ましい。もう一つの態様では、血液溶液を予備ろ過するのではなく、その後の限外ろ過及び/ 又はクロマトグラフィー精製工程で大きな残渣を除去する。   Returning to FIG. 1A, the supply pump 18 aspirates the blood solution in the supply tank 16, and the blood solution is connected in series to the prefilter 20, for removing large blood solution residues having a diameter of about 50 micrometers (μm) or more. 22 is discharged to the diafiltration tank 24 via 22 to prepare for washing of RBC contained in the blood solution. Examples of suitable in-line prefilters are 800 μm and 50 μm polypropylene filters. In the method of the present invention, pre-filtration of the blood solution with the series pre-filters 20 and 22 is preferable in order to improve production efficiency. In another embodiment, rather than pre-filtering the blood solution, large residues are removed in a subsequent ultrafiltration and / or chromatographic purification step.

次に、血液溶液中のRBC を適当な手段、例えばダイアフィルトレーション、若しくは少なくとも一つの等張溶液による独立した希釈工程と濃縮工程の併用など、で洗浄することによって、RBC を血清アルブミンや抗体(例えば免疫グロブリン(IgG ))のような細胞外血漿タンパク質から分離する。RBC は、バッチ法でも、連続供給法でも洗浄できると解される。   The RBCs in the blood solution are then washed by suitable means such as diafiltration, or a combination of independent dilution and concentration steps with at least one isotonic solution, thereby removing RBCs from serum albumin and antibodies. Separate from extracellular plasma proteins such as (eg, immunoglobulin (IgG)). It is understood that RBCs can be cleaned either batchwise or continuously.

許容できる等張溶液は当該技術分野で知られている通りであり、RBC の細胞膜を破裂させずに全血の血漿部分を置換するpHと浸透性を持つ、クエン酸/ 生理食塩溶液のような溶液が挙げられる。好ましい等張溶液は中性pHと285 〜315mOsm の浸透性を持つ。好ましい態様では、この等張溶液がクエン酸ナトリウム二水和物(6.0g/l)と塩化ナトリウム(8.0g/l)の水溶液からなる。   Acceptable isotonic solutions are as known in the art, such as citrate / saline solutions that have a pH and permeability that replaces the plasma portion of whole blood without rupturing the cell membrane of RBC. A solution. Preferred isotonic solutions have a neutral pH and permeability of 285-315 mOsm. In a preferred embodiment, the isotonic solution consists of an aqueous solution of sodium citrate dihydrate (6.0 g / l) and sodium chloride (8.0 g / l).

本発明方法で使用する水は、蒸留水、脱イオン水、注射用水(WFI )及び/ 又は低発熱原水(LPW )のいずれであってもよい。好ましい水であるWFI は、注射用水に関する米国薬学仕様(U.S. Pharmacological Specifications )に合致する脱イオン化蒸留水である。WFI はPharmaceutical Engineering, 11, 15-23 (1991)にも記述されている。好ましい水であるLPW は、0.002EU/ml未満を含有する脱イオン水である。   The water used in the method of the present invention may be distilled water, deionized water, water for injection (WFI) and / or low exothermic raw water (LPW). The preferred water, WFI, is deionized distilled water that meets U.S. Pharmacological Specifications for water for injection. WFI is also described in Pharmaceutical Engineering, 11, 15-23 (1991). A preferred water, LPW, is deionized water containing less than 0.002 EU / ml.

上記等張溶液は、血液溶液に添加する前にろ過することが好ましい。好ましいフィルターの例としては、Millipore 10,000ダルトン限外ろ過膜(Millipore カタログ番号CDUF 050 G1 フィルターなど)や、A/G Technology中空糸10,000ダルトン(カタログ番号UFD-10-C-85 )が挙げられる。   The isotonic solution is preferably filtered before being added to the blood solution. Examples of preferred filters include Millipore 10,000 dalton ultrafiltration membrane (such as Millipore catalog number CDUF 050 G1 filter) and A / G Technology hollow fiber 10,000 dalton (catalog number UFD-10-C-85).

図1Aに戻って、細胞洗浄サブシステム26はダイアフィルトレーションタンク24、ダイアフィルトレーションループ28、排出ライン30及びポンプ32を含有する。好適なポンプとしては、Waukeshaw 100 ガロン/ 分モデルW30 が挙げられる。ポンプ32はダイアフィルトレーションタンク24から吸い上げ、ダイアフィルトレーションループ28又は排出ライン30に排出する。ダイアフィルター34を含むダイアフィルトレーションループ28は、ポンプ32からの流れをダイアフィルトレーションタンク24に再循環させる。ダイアフィルトレーションタンク24内部の温度は、ダイアフィルトレーションタンク24の外側をエチレングリコールジャケット式冷却システム(図示していない)を用いて冷却することによって維持できる。   Returning to FIG. 1A, the cell wash subsystem 26 includes a diafiltration tank 24, a diafiltration loop 28, a drain line 30 and a pump 32. A suitable pump is the Waukeshaw 100 gallon / min model W30. Pump 32 draws up from diafiltration tank 24 and discharges to diafiltration loop 28 or discharge line 30. A diafiltration loop 28 including a diafilter 34 recirculates the flow from the pump 32 to the diafiltration tank 24. The temperature inside the diafiltration tank 24 can be maintained by cooling the outside of the diafiltration tank 24 using an ethylene glycol jacketed cooling system (not shown).

好ましい態様では、血液溶液中のRBC をダイアフィルトレーションによって洗浄する。ダイアフィルトレーションタンク24に含まれる血液溶液は、ポンプ32によって、ダイアフィルトレーションループ28経由で循環されるので、血液溶液はダイアフィルター34を横切る濾液の損失によって濃縮される。好適なダイアフィルターとしては、0.1 μm 〜0.5 μm フィルター(例えば0.2 μm 中空糸フィルター, Microgon Krosflo II マイクロフィルトレーションカートリッジ)のように、RBC より実質的に小さい血液溶液成分からRBC を分離する孔径を持つ微孔性膜が挙げられる。同時に、ろ過した等張溶液を、ダイアフィルター34を横切って失われる濾液の速度(又は体積)に等しい速度で、連続的に(又は一括して)補充する。RBC 洗浄の間に、直径がRBC よりかなり小さい血液溶液の成分若しくは血漿のような液体成分は、ダイアフィルター34の壁を通り抜けて濾液に入る。RBC 、血小板及び白血球などの希釈された血液溶液中のさらに大きい物体は保持され、連続的に又は一括して加えられる等張液と混合されて、透析血液溶液を形成する。   In a preferred embodiment, RBCs in the blood solution are washed by diafiltration. The blood solution contained in the diafiltration tank 24 is circulated by the pump 32 via the diafiltration loop 28 so that the blood solution is concentrated by the loss of filtrate across the diafilter 34. Suitable diafilters have a pore size that separates RBC from blood solution components that are substantially smaller than RBC, such as 0.1 μm to 0.5 μm filters (eg 0.2 μm hollow fiber filter, Microgon Krosflo II microfiltration cartridge). And a microporous membrane. At the same time, the filtered isotonic solution is replenished continuously (or in bulk) at a rate equal to the rate (or volume) of filtrate lost across the diafilter 34. During the RBC wash, components of blood solutions that are much smaller in diameter than RBC or liquid components such as plasma pass through the walls of the diafilter 34 and enter the filtrate. Larger objects in diluted blood solutions such as RBCs, platelets and leukocytes are retained and mixed with an isotonic solution added continuously or in batches to form a dialyzed blood solution.

より好ましい態様では、ある体積のろ過等張溶液をダイアフィルトレーションタンク24に加えることによって、ダイアフィルトレーションタンク24中の血液溶液の体積を最初に希釈する。添加される等張溶液の体積は、血液溶液の当初の体積とほぼ等しいことが好ましい。   In a more preferred embodiment, the volume of blood solution in the diafiltration tank 24 is first diluted by adding a volume of filtered isotonic solution to the diafiltration tank 24. The volume of isotonic solution added is preferably approximately equal to the initial volume of the blood solution.

もう一つの態様として、RBC を一連の連続(又は逆連続)希釈及び濃縮工程によって洗浄する。この場合、血液溶液は少なくとも一つの等張溶液を加えることによって希釈され、フィルターを横切って流れることによって濃縮されて、そうすることによって透析血液溶液を形成する。   In another embodiment, the RBCs are washed by a series of serial (or reverse sequential) dilution and concentration steps. In this case, the blood solution is diluted by adding at least one isotonic solution and concentrated by flowing across the filter, thereby forming a dialysis blood solution.

RBC 洗浄は、RBC を汚染している血漿タンパク質のレベルがかなり減少、通常は約90% 減少した時に完了する。通例、RBC 洗浄は、ダイアフィルター34から排出された濾液の体積が、血液溶液をろ過等張溶液で希釈する前にダイアフィルトレーションタンク24に含まれていた血液溶液の体積の約300%又はそれ以上に等しくなったときに完了する。図1Aに戻って、ダイアフィルター34から排出された濾液の体積は、排出ライン流量メーター(図示していない)によって測定される。さらにRBC を洗浄することにより、RBC から細胞外血漿タンパク質をさらに分離することもできる。例えば、6 体積の等張溶液でダイアフィルトレーションをすれば、IgG の少なくとも約99% を血液溶液から除去できる。   RBC washing is completed when the level of plasma proteins contaminating RBC is significantly reduced, usually about 90%. Typically, the RBC wash is performed when the volume of filtrate drained from the diafilter 34 is approximately 300% of the volume of blood solution contained in the diafiltration tank 24 before the blood solution is diluted with a filtered isotonic solution, or Complete when equal to or greater. Returning to FIG. 1A, the volume of filtrate drained from the diafilter 34 is measured by a drain line flow meter (not shown). Furthermore, extracellular plasma proteins can be further separated from RBCs by washing the RBCs. For example, diafiltration with 6 volumes of isotonic solution can remove at least about 99% of IgG from the blood solution.

次に、透析血液溶液を、透析血液溶液中のRBC を遠心分離などによって白血球及び血小板から分離するための手段にかける。図1Aでは、ダイアフィルトレーションタンク24から、ポンプ32による透析血液溶液の供給を受けながら同時に稼動している遠心分離機36に、透析血液溶液をポンプ32で連続的に注入することによって、RBC を白血球及び血小板から分離する。稼動中の遠心分離機36は、RBC を重いRBC 相中に分離し、一方、白血球(WBC )と血小板の大部分を軽いWBC 相中に分離することもできる速度で回転する。RBC 相の画分とWBC 相の画分は、稼働中の遠心分離機36から連続的に別々に排出される。好ましい遠心分離機としては、例えば#28リングダム(ringdam )を装着したシャープレス スーパー セントリフュージ(Sharples Super Centrifuge )、モデル番号AS-16 などが挙げられる。   The dialyzed blood solution is then subjected to means for separating RBCs in the dialyzed blood solution from white blood cells and platelets, such as by centrifugation. In FIG. 1A, RBCs are continuously injected by pump 32 into diafiltration tank 24 and into centrifuge 36 operating simultaneously while receiving supply of dialysis blood solution by pump 32. Are separated from white blood cells and platelets. The centrifuge 36 in operation rotates at a speed that separates the RBC into the heavy RBC phase, while also allowing most of the white blood cells (WBC) and platelets to be separated into the light WBC phase. The RBC phase fraction and the WBC phase fraction are continuously and separately discharged from the operating centrifuge 36. Preferred centrifuges include, for example, Sharpes Super Centrifuge equipped with a # 28 ringdam and model number AS-16.

他の血液成分からRBC を分離するための当該技術分野における公知の他の方法、例えば沈降分離(この分離法では、RBC が他の血液成分から分離される前に有意な量のRBC の細胞膜が破壊されてしまうということがない(例えばRBC の約30% 未満))なども使用できると解される。   Other methods known in the art for separating RBCs from other blood components, such as sedimentation separation (in this separation method, a significant amount of RBC cell membrane is removed before RBCs are separated from other blood components. It is understood that it can also be used without being destroyed (for example, less than about 30% of RBC).

RBC の分離後、そのRBC をRBC 溶解手段によって溶解して、RBC からヘモグロビンを放出させ、ヘモグロビン含有溶液を得る。溶解手段には、例えば機械的溶解法、化学的溶解法、低浸透圧溶解法、若しくは、酸素を輸送し放出するというHbの能力を有意に損なうことのない、ヘモグロビンを放出させるその他の公知の溶解法など、様々な溶解法が含まれる。   After the RBC is separated, the RBC is dissolved by the RBC dissolving means to release hemoglobin from the RBC to obtain a hemoglobin-containing solution. The dissolution means can be, for example, a mechanical dissolution method, a chemical dissolution method, a low osmotic pressure dissolution method, or other known methods that release hemoglobin without significantly impairing Hb's ability to transport and release oxygen. Various dissolution methods such as dissolution methods are included.

図1Aに戻って、上記RBC 相に含まれるRBC のかなりの部分を、遠心分離機36から排出しながら機械的に溶解することが好ましい。概して堅い表面又は構造、例えばRBC 相排出ライン38の壁に衝突すると、RBC の細胞膜が破裂し、その結果、ヘモグロビン(Hb)がRBC からRBC 相に放出される。より好ましい態様では、RBC 相排出ライン38を通るRBC 相の流れが、遠心機36から出てくるRBC 相の流れに対してある角度をなすので、排出ライン38の内表面と衝突することにより、RBC のかなりの部分が機械的に溶解される。   Returning to FIG. 1A, it is preferred that a significant portion of the RBC contained in the RBC phase is mechanically dissolved while being discharged from the centrifuge 36. Colliding with a generally hard surface or structure, such as the wall of the RBC phase discharge line 38, ruptures the RBC cell membrane, resulting in the release of hemoglobin (Hb) from the RBC into the RBC phase. In a more preferred embodiment, the RBC phase flow through the RBC phase discharge line 38 is at an angle to the RBC phase flow exiting the centrifuge 36, so that it collides with the inner surface of the discharge line 38, A significant part of the RBC is mechanically dissolved.

さらなる態様として、組換え生産ヘモグロビン、例えばNature, 356:258-260(1992)に記載の組換え生産ヘモグロビンなどを、RBC の代わりに本発明の方法で加工することもできる。ヘモグロビンを含有する細菌細胞を洗浄し、上述のように汚染物質から分離する。次いで、これらの細菌細胞を当該技術分野で知られる手段、例えばボールミルで機械的に破壊して、その細胞からヘモグロビンを放出させ、溶解細胞相を得る。次に、その溶解細胞相を溶解RBC 相と同様に加工する。   As a further aspect, recombinantly produced hemoglobin, such as the recombinantly produced hemoglobin described in Nature, 356: 258-260 (1992), can be processed by the method of the present invention instead of RBC. Bacterial cells containing hemoglobin are washed and separated from contaminants as described above. These bacterial cells are then mechanically disrupted by means known in the art, such as a ball mill, to release hemoglobin from the cells and obtain a lysed cell phase. The lysed cell phase is then processed in the same manner as the lysed RBC phase.

溶解後、溶解RBC 相を限外ろ過することによって、分子量が約100,000 ダルトンを超えるタンパク質のようなより大きな細胞残渣を除去する。一般に細胞残渣は、Hb、さらに小さい細胞タンパク質、電解質、補酵素及び代謝中間体有機物を除いて、無傷の細胞成分と断片化された細胞成分の全てを含む。好ましい限外ろ過膜としては、例えばMillipore 製(カタログ番号CDUF 050 H1 )やA/G Technology(マサチューセッツ州ニーダム、モデル番号UFP100E55 )製の100,000 ダルトンフィルターなどが挙げられる。   After lysis, larger cell debris, such as proteins with molecular weights greater than about 100,000 daltons, are removed by ultrafiltration of the lysed RBC phase. In general, cell debris includes all intact and fragmented cell components except Hb, even smaller cellular proteins, electrolytes, coenzymes and metabolic intermediate organics. Preferred ultrafiltration membranes include, for example, 100,000 Dalton filters manufactured by Millipore (catalog number CDUF 050 H1) and A / G Technology (Needham, Mass., Model number UFP100E55).

図1Aに示すように、溶解RBC 相は次いでRBC 相排出ライン38に流れ込み、ポンプ39によって、清浄化迂回ライン40経由でタンク42に送られる。次に、タンク42中の溶解RBC 相はポンプ44によって限外ろ過器46に注入される。溶解RBC 相に含まれるHbと水の大部分は限外ろ過器46を透過してHb限外ろ過物を与え、一方細胞膜や分子量が約100,000 ダルトンを超えるタンパク質のようなより大きい細胞残渣は保持されてタンク42に再循環される。同時にタンク42には、Hb限外ろ過物中に失われる液体の少なくとも一部を補充する水が連続的に加えられる。   As shown in FIG. 1A, the dissolved RBC phase then flows into the RBC phase discharge line 38 and is sent by the pump 39 to the tank 42 via the cleaning bypass line 40. Next, the dissolved RBC phase in tank 42 is injected into ultrafilter 46 by pump 44. Most of the Hb and water in the dissolved RBC phase permeate the ultrafilter 46 to give Hb ultrafiltrate, while retaining larger cell residues such as cell membranes and proteins with molecular weights greater than about 100,000 daltons And recirculated to the tank 42. At the same time, tank 42 is continuously added with water to replenish at least a portion of the liquid lost in the Hb ultrafiltrate.

重合に利用できるヘモグロビンの収率を最大化するために、タンク42中のHb濃度が8グラム/リットル(g/l )未満になるまで限外ろ過を続けることが好ましい。沈降分離、遠心分離又は精密ろ過など、Hbを溶解RBC から分離するための他の方法も使用できる。タンク42の温度は、エチレングリコールジャケット式冷却システム(図示していない)を使用してタンク42の外側を冷却するなど、適当な手段で制御される。   In order to maximize the yield of hemoglobin available for polymerization, it is preferred to continue ultrafiltration until the Hb concentration in tank 42 is less than 8 grams / liter (g / l). Other methods for separating Hb from dissolved RBC can also be used, such as sedimentation, centrifugation or microfiltration. The temperature of the tank 42 is controlled by any suitable means, such as cooling the outside of the tank 42 using an ethylene glycol jacketed cooling system (not shown).

もう一つの態様では、溶解RBC 相がRBC 相排出ライン38から清浄化ライン47を通って静置混合機(static mixer)48に流入する。RBC 相の静置混合機48への移送と同時に、図示していない手段によって好ましくはほぼ等量の水をも静置混合機48に注入し、次いでその中で水を低せん断力条件下にRBC 相と混合して、溶解RBC コロイドを形成させる。   In another embodiment, the dissolved RBC phase flows from the RBC phase discharge line 38 through the cleaning line 47 and into the static mixer 48. Simultaneously with the transfer of the RBC phase to the static mixer 48, preferably an approximately equal amount of water is also injected into the static mixer 48 by means not shown and then the water is subjected to low shear conditions. Mix with RBC phase to form dissolved RBC colloid.

当該技術分野で知られる他の低せん断力混合手段も、その混合手段が溶解RBC 相中に存在するRBC 膜の有意な量を混合中に断片化しない限り使用できると解される。   It is understood that other low shear mixing means known in the art can be used as long as the mixing means does not fragment significant amounts of RBC film present in the dissolved RBC phase during mixing.

次に、溶解RBC コロイドを、静置混合機48からポンプ50によって、Hbを非ヘモグロビンRBC 成分から分離するための適当な手段(例えば沈降分離手段や、HbをRBC 膜、膜結合型タンパク質その他の成分から分離するために運転される遠心分離機52など)に供給する。遠心分離機52は、溶解RBC コロイドを軽いHb相と重い相に分離できるような速度で回転する。その軽い相はHbからなり、通例、Hbの密度とほぼ等しいかそれ未満の密度を持つ非ヘモグロビン成分を含有する。許容できる遠心分離機の例は、シャープレス ディビジョン オブ アルファ−レイバル セパレーション、インコーポレイテッド(Sharples Division of Alfa-Laval Separation, Inc.)製のシャープレス スーパー セントリフュージ、モデル番号AS-16 である。Hb相は遠心分離機52からHb分離中に連続して排出され、Hb精製に備えて保持タンク54に集められる。もう一つの態様では、次いでそのHb相がポンプ55によって保持タンク54から精密ろ過器56に移送され、それによってHb相中のHbが細胞ストロマから横断(cross-flow)ろ過されて、Hb精密ろ過物を与える。次に、細胞ストロマは、精密ろ過器56から保留分(retentate )と共に保持タンク54に戻される。好適な精密ろ過膜としては、0.45μミリポア ペリコン カセット(Millipore Pellicon Cassette )、カタログ番号HVLP 000 C5 ミクロフィルターが挙げられる。保持タンク54の温度は、例えばエチレングリコールジャケット式冷却システム(図示していない)を使用して保持タンク54の外側を冷却するなどの適当な手段によって制御される。この方法の性能を最適化するために、精密ろ過器56の入口の液圧が約10psi の初期圧から約25psi に増大した時に、精密ろ過を完了する。次に、Hb精密ろ過物はポンプ58によって精密ろ過器56からタンク42に移送され、その後、そのHb精密ろ過物が限外ろ過器46によって限外ろ過され、Hb限外ろ過物を与える。   Next, a suitable means for separating dissolved RBC colloid from the non-hemoglobin RBC component by means of a pump 50 from the stationary mixer 48 (for example, sedimentation separation means, Hb is separated from RBC membrane, membrane-bound protein, etc. Centrifuge 52, etc., operated to separate from the components). The centrifuge 52 rotates at such a speed that the dissolved RBC colloid can be separated into a light Hb phase and a heavy phase. The light phase consists of Hb and typically contains a non-hemoglobin component with a density approximately equal to or less than that of Hb. An example of an acceptable centrifuge is the Sharpless Division of Alpha-Laval Separation, Inc., Sharpless Supercent Refuge, Model Number AS-16, manufactured by Sharps Division of Alfa-Laval Separation, Inc. The Hb phase is continuously discharged from the centrifuge 52 during Hb separation and collected in a holding tank 54 in preparation for Hb purification. In another embodiment, the Hb phase is then transferred by pump 55 from holding tank 54 to microfilter 56, whereby Hb in the Hb phase is cross-flow filtered from the cell stroma and Hb microfiltration is performed. Give things. The cell stroma is then returned from the microfilter 56 to the holding tank 54 along with the retentate. Suitable microfiltration membranes include a 0.45 μm Millipore Pellicon Cassette, catalog number HVLP 000 C5 microfilter. The temperature of the holding tank 54 is controlled by any suitable means such as cooling the outside of the holding tank 54 using, for example, an ethylene glycol jacketed cooling system (not shown). To optimize the performance of this method, microfiltration is completed when the fluid pressure at the inlet of microfilter 56 increases from an initial pressure of about 10 psi to about 25 psi. The Hb microfiltrate is then transferred from the microfilter 56 to the tank 42 by the pump 58, after which the Hb microfiltrate is ultrafiltered by the ultrafilter 46 to provide the Hb ultrafiltrate.

次に、そのHb限外ろ過物を限外ろ過することによって、電解質、補酵素、代謝中間体及び分子量が30,000ダルトンより小さいタンパク質などのより小さな細胞残渣と水をHb限外ろ過物から除去する。好適な限外ろ過膜としては、30,000ダルトン限外ろ過膜(ミリポア カタログ番号CDUF 050 T1 及び/又はアミコン(Armicon )、番号540 430 )が挙げられる。   The Hb ultrafiltrate is then ultrafiltered to remove smaller cell residues and water from the Hb ultrafiltrate, such as electrolytes, coenzymes, metabolic intermediates, and proteins with molecular weights less than 30,000 Daltons. . Suitable ultrafiltration membranes include 30,000 Dalton ultrafiltration membranes (Millipore catalog number CDUF 050 T1 and / or Amicon, number 540 430).

図1Bでは、上記Hb限外ろ過物がポンプ60によって限外ろ過用タンク62に注入される。次に、そのHb限外ろ過物がポンプ64によって限外ろ過器66経由で限外ろ過用タンク62に戻されて再循環されることにより、概して濃Hb溶液であるHb保留分を与える。   In FIG. 1B, the Hb ultrafiltrate is injected into the ultrafiltration tank 62 by the pump 60. The Hb ultrafiltrate is then returned to the ultrafiltration tank 62 via the ultrafilter 66 by the pump 64 and recirculated to provide a Hb reserve, which is generally a concentrated Hb solution.

以降の精製段階の効率を向上させるために、好ましくは、限外ろ過用タンク中のHb濃度が100g/lに等しくなるまで限外ろ過を続ける。   In order to improve the efficiency of subsequent purification steps, preferably ultrafiltration is continued until the Hb concentration in the ultrafiltration tank is equal to 100 g / l.

次に、その濃縮Hb溶液を1又はそれ以上の並列(parallel)クロマトグラフィーカラムに導いて、高性能液体クロマトグラフィーにより、抗体、エンドトキシン、リン脂質、酵素及びウイルスなどといった他の汚染物質からヘモグロビンをさらに分離する。   The concentrated Hb solution is then directed to one or more parallel chromatography columns and high performance liquid chromatography removes hemoglobin from other contaminants such as antibodies, endotoxins, phospholipids, enzymes and viruses. Separate further.

そこで、濃Hb溶液を限外ろ過用タンク62からポンプ68によってクロマトグラフィーカラム70に含まれる媒体上に導き、Hbを汚染物質から分離する。クロマトグラフィーカラム70は、限外ろ過物の非ヘモグロビン成分からHbを分離するのに適した十分量の媒体を含有しなければならない。好適な媒体の例としては、陰イオン交換媒体、陽イオン交換媒体、疎水性相互作用媒体及びアフィニティー媒体が挙げられる。好ましい態様では、クロマトグラフィーカラム70が、非ヘモグロビンタンパク質からHbを分離するのに適した陰イオン交換媒体を含有する。好適な陰イオン交換媒体としては、例えばシリカ、アルミナ、チタニアゲル、架橋デキストラン、アガロース、若しくはジエチルアミノエチル基や四級アミノエチル基などの陽イオン性化学官能基で誘導体化されているポリアクリルアミド、ポリヒドロキシエチル−メタクリレート又はスチレンジビニルベンゼンのような誘導体化要素などが挙げられる。溶解RBC 相中に存在しそうな他のタンパク質及び汚染物質と比較して、Hbの選択的な吸着と脱着に適した陰イオン交換媒体とそれに対応する溶離剤は、当該技術分野における妥当な技術の一つによって容易に決定できる。   Therefore, the concentrated Hb solution is guided from the ultrafiltration tank 62 onto the medium contained in the chromatography column 70 by the pump 68, and Hb is separated from the contaminants. Chromatographic column 70 must contain a sufficient amount of medium suitable for separating Hb from the non-hemoglobin component of the ultrafiltrate. Examples of suitable media include anion exchange media, cation exchange media, hydrophobic interaction media and affinity media. In a preferred embodiment, the chromatography column 70 contains an anion exchange medium suitable for separating Hb from non-hemoglobin protein. Suitable anion exchange media include, for example, silica, alumina, titania gel, cross-linked dextran, agarose, or polyacrylamide, polyhydroxy derivatized with cationic chemical functional groups such as diethylaminoethyl or quaternary aminoethyl groups. Examples include derivatizing elements such as ethyl methacrylate or styrene divinylbenzene. Compared to other proteins and contaminants likely to be present in the dissolved RBC phase, anion exchange media suitable for selective adsorption and desorption of Hb and the corresponding eluents are well known in the art. It can be easily determined by one.

より好ましい態様では、シリカゲルから陰イオン交換媒体を作るために、熱水処理によってポアサイズを拡大し、γ- グリシドキシプロピルトリメトキシシランにさらして活性エポキシド基を形成させ、次いでジメチルアミノエタノール(HOCH2CH2N(CH3)2)にさらして四級アンモニウム陰イオン交換媒体を形成させるという方法を使用する。この方法はJournal of Chromatography, 120:321-333(1976)に記述されており、この報文はそのまま参考文献として本明細書の一部を構成する。 In a more preferred embodiment, to make an anion exchange medium from silica gel, the pore size is expanded by hydrothermal treatment, exposed to γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane to form active epoxide groups, and then dimethylaminoethanol (HOCH 2 CH 2 N (CH 3 ) 2 ) is used to form a quaternary ammonium anion exchange medium. This method is described in Journal of Chromatography, 120: 321-333 (1976), and this report directly constitutes a part of this specification as a reference.

まずクロマトグラフィーカラム70にHb結合を促進する第1溶離剤を流し込むこと(flushing)によって、クロマトグラフィーカラム70を予備処理する。次に、濃Hb溶液をカラム70中の媒体に注入する。濃Hb溶液を注入した後、クロマトグラフィーカラム70を通る異なる溶離液でクロマトグラフィーカラム70を逐次洗浄して、分離精製Hb溶出液を得る。   The chromatography column 70 is first pretreated by flushing the chromatography column 70 with a first eluent that promotes Hb binding. Next, the concentrated Hb solution is injected into the medium in the column 70. After injecting the concentrated Hb solution, the chromatography column 70 is sequentially washed with different eluents passing through the chromatography column 70 to obtain separated and purified Hb eluate.

好ましい態様として、酵素のカルボニックアンヒドラーゼ、リン脂質、抗体及びエンドトキシンなどのタンパク質汚染物質をHbから分離するために、クロマトグラフィーカラム70中でpH勾配を利用する。異なるpH値を持つ一連の緩衝液のそれぞれを適当な手段、例えばポンプ74、で逐次クロマトグラフィーカラム70に導くことにより、クロマトグラフィーカラム70中の媒体内にpH勾配を作成する。その緩衝液は10,000ダルトン脱発熱原膜などによってろ過しておくことが好ましい。Hbを分離するために使用する緩衝液は、Hbと非ヘモグロビン汚染物質の溶出が概してpHに依存し、イオン強度には有意に依存しないよう、低いイオン強度を持つべきである。通例、約50mM又はそれ以下のイオン濃度を持つ緩衝液は、好適な低イオン強度を持つ。   In a preferred embodiment, a pH gradient is utilized in the chromatography column 70 to separate protein contaminants such as the enzymes carbonic anhydrase, phospholipids, antibodies and endotoxins from Hb. A pH gradient is created in the medium in the chromatography column 70 by directing each of a series of buffers having different pH values sequentially to the chromatography column 70 with suitable means, such as a pump 74. The buffer solution is preferably filtered through a 10,000 Dalton exothermic membrane. The buffer used to separate Hb should have a low ionic strength so that the elution of Hb and non-hemoglobin contaminants is generally pH dependent and not significantly dependent on ionic strength. Typically, a buffer with an ionic concentration of about 50 mM or less has a suitable low ionic strength.

第1緩衝液は、濃Hb溶液をクロマトグラフィーカラム70中の媒体へ輸送し、その媒体に対するHbの結合を促進する。次に、第2緩衝液がクロマトグラフィーカラム70内のpHを調節して、Hbを媒体に結合させたまま、混入している非ヘモグロビン成分をクロマトグラフィーカラム70から溶出させる。次に、第3緩衝液がクロマトグラフィーカラム70からHbを溶出させる。次に、そのHb溶出液はタンク76に集められる。Hb溶出液はさらなる使用の前に、滅菌フィルター77のような滅菌フィルターを通して導入されることが好ましい。好適な滅菌フィルターとしては、ザルトリウス ザルトブラン(Sartorius Sartobran )pHカタログ番号5232507 GIPHフィルターのような0.22μm フィルターが挙げられる。   The first buffer transports the concentrated Hb solution to the medium in the chromatography column 70 and facilitates the binding of Hb to the medium. Next, the second buffer solution adjusts the pH in the chromatography column 70, and the contaminating non-hemoglobin component is eluted from the chromatography column 70 while the Hb is bound to the medium. The third buffer then elutes Hb from the chromatography column 70. The Hb eluate is then collected in tank 76. The Hb eluate is preferably introduced through a sterile filter, such as sterile filter 77, before further use. Suitable sterilizing filters include 0.22 μm filters such as Sartorius Sartobran pH catalog number 5232507 GIPH filters.

好ましい態様として、Hb溶出液の純度を保証するために、Hb溶出液の最初の3%〜4%とHb溶出液の最後の3%〜4%を廃棄する。   In a preferred embodiment, to ensure the purity of the Hb eluate, the first 3% to 4% of the Hb eluate and the last 3% to 4% of the Hb eluate are discarded.

クロマトグラフィーカラム70を再使用しようとする場合は、次に、クロマトグラフィーカラム70中に残存する非ヘモグロビンタンパク質とエンドトキシンを第4緩衝液で溶出させる。Hbは既にクロマトグラフィーカラム70から分離溶出されているので、第4緩衝液は低イオン強度を持つ必要はない。   If the chromatography column 70 is to be reused, the non-hemoglobin protein and endotoxin remaining in the chromatography column 70 are then eluted with a fourth buffer solution. Since Hb has already been separated and eluted from the chromatography column 70, the fourth buffer solution need not have a low ionic strength.

好ましい態様では、第1緩衝液がトリス−ヒドロキシメチルアミノメタン(Tris)溶液(濃度約20mM;pH約8.4 〜約9.4 )である。第2緩衝液は、第1緩衝液と第3緩衝液の混合液であり、第2緩衝液は約8.2 〜約8.6 のpHを持つ。第3緩衝液はTris溶液(濃度約50mM;pH約6.5 〜約7.5 )である。第4緩衝液はNaCl/Tris 溶液(濃度約1.0M NaCl 及び約20mM Tris ;pH約8.4 〜約9.4 、好ましくは約8.9 〜9.1 )である。第2緩衝液のpHは約8.2 と約8.4 の間であることが特に好ましい。   In a preferred embodiment, the first buffer is a tris-hydroxymethylaminomethane (Tris) solution (concentration about 20 mM; pH about 8.4 to about 9.4). The second buffer is a mixture of the first buffer and the third buffer, and the second buffer has a pH of about 8.2 to about 8.6. The third buffer is a Tris solution (concentration about 50 mM; pH about 6.5 to about 7.5). The fourth buffer is a NaCl / Tris solution (concentration about 1.0 M NaCl and about 20 mM Tris; pH about 8.4 to about 9.4, preferably about 8.9 to 9.1). It is particularly preferred that the pH of the second buffer is between about 8.2 and about 8.4.

通例、使用する緩衝液の温度は約0 ℃〜約50℃である。好ましくは、緩衝液の温度を使用中は約12.4±1.0 ℃とする。さらに、緩衝液は通例、約9 ℃〜約11℃の温度で保存される。   Typically, the temperature of the buffer used is from about 0 ° C to about 50 ° C. Preferably, the buffer temperature is about 12.4 ± 1.0 ° C. during use. In addition, the buffer is typically stored at a temperature of about 9 ° C to about 11 ° C.

次に、重合の前に、例えば、変性や酸化ヘモグロビン(metHb)の生成などによって起こり得る、酸素を輸送し放出するというHb溶出液中のHbの能力の有意な低下が生じることなく、Hbを十分に脱酸素化する手段によって、Hb溶出液を脱酸素化し、脱酸素化Hb溶液(以下、脱酸素化−Hb)を得る。   Next, prior to polymerization, Hb can be produced without significant reduction in the ability of Hb in the Hb eluate to transport and release oxygen, which can occur, for example, by denaturation or generation of oxidized hemoglobin (metHb). By means of sufficient deoxygenation, the Hb eluate is deoxygenated to obtain a deoxygenated Hb solution (hereinafter deoxygenated-Hb).

一態様として、相間移動膜(phase transfer membrane )を横切る不活性ガスのガス移動によって、Hb溶出液を脱酸素化する。そのような不活性ガスとしては、例えば窒素、アルゴン及びヘリウムなどが挙げられる。ヘモグロビン溶液を脱酸素化するための当該技術分野で知られる他の手段も、Hb溶出液の脱酸素化に使用できると解される。そのような他の手段としては、例えばHb溶出液の窒素パージ;光による光分解;スルフヒドリル化合物、例えばN-アセチル-L−システイン(NAC )、D,L-システイン、γ- グルタミル- システイン、グルタチオン、2-メルカプトエタノール、2,3-ジメルカプト-1- プロパナール(proponal)、1,4-ブタンジチオール、チオグリカル酸塩、ジチオエリスリトール、ジチオスレイトールその他の生物適合性スルフヒドリル化合物;クエン酸塩;クエン酸;還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH2);還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH2);還元型フラビンアデニンジヌクレオチド(FADH2)、その他の生物適合性還元剤などの還元剤による化学的除去などを挙げることができる。 In one embodiment, the Hb eluate is deoxygenated by gas transfer of an inert gas across the phase transfer membrane. Examples of such an inert gas include nitrogen, argon, and helium. It is understood that other means known in the art for deoxygenating hemoglobin solutions can also be used for deoxygenation of the Hb eluate. Such other means include, for example, nitrogen purge of Hb eluate; photolysis by light; sulfhydryl compounds such as N-acetyl-L-cysteine (NAC), D, L-cysteine, γ-glutamyl-cysteine, glutathione , 2-mercaptoethanol, 2,3-dimercapto-1-proponal, 1,4-butanedithiol, thioglycarate, dithioerythritol, dithiothreitol and other biocompatible sulfhydryl compounds; citrates; Reducing agents such as acids; reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH 2 ); reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH 2 ); reduced flavin adenine dinucleotide (FADH 2 ) and other biocompatible reducing agents The chemical removal by, etc. can be mentioned.

図1Bに戻って、脱酸素化はHb脱酸素化サブシステム78内で行われる。Hb脱酸素化サブシステム78はタンク76、ポンプ80、再循環配管82、相間移動膜86及び排出ライン90を含む。ポンプ80はタンク76中のHb溶出液を吸引して、再循環配管82か、排出ライン90に排出する。ポンプ80によってタンク76から再循環配管82に送り出されたHb溶出液は、次いで並列に配置された限外ろ過器84及び/ 又は相関移動膜86を通った後、タンク76に戻ってくる。この工程の効率を向上させるには、クロマトグラフィーカラム70からの溶出後、Hb溶出液を濃縮することが好ましい。Hb溶出液を限外ろ過器84に通して再循環させることにより、Hb溶出液は濃縮されて濃Hb溶液になる。好適な限外ろ過膜としては、例えば30,000ダルトン以下の限外ろ過膜(ミリポア ヘリコン カタログ番号CDUF050G1 、アミコン カタログ番号540430など)が挙げられる。通例、Hb溶出液の濃縮は、Hb濃度が約100 〜約120g/lになった時に完了する。Hb溶出液を濃縮する間は、Hb溶出液の温度をタンク76内で約8 〜12℃に維持することが好ましい。タンク76の温度は、エチレングリコールジャケット式冷却システム(図示していない)を使用してタンク76の外側を冷却するなどの適当な手段で制御される。   Returning to FIG. 1B, deoxygenation takes place within the Hb deoxygenation subsystem 78. The Hb deoxygenation subsystem 78 includes a tank 76, a pump 80, a recirculation pipe 82, a phase transfer membrane 86 and a discharge line 90. The pump 80 sucks the Hb eluate in the tank 76 and discharges it to the recirculation pipe 82 or the discharge line 90. The Hb eluate sent from the tank 76 to the recirculation pipe 82 by the pump 80 then returns to the tank 76 after passing through the ultrafilter 84 and / or the correlation transfer membrane 86 arranged in parallel. In order to improve the efficiency of this step, it is preferable to concentrate the Hb eluate after elution from the chromatography column 70. By recirculating the Hb eluate through the ultrafilter 84, the Hb eluate is concentrated to a concentrated Hb solution. Suitable ultrafiltration membranes include, for example, ultrafiltration membranes of 30,000 daltons or less (Millipore Helicon catalog number CDUF050G1, Amicon catalog number 540430, etc.). Typically, concentration of the Hb eluate is complete when the Hb concentration is about 100 to about 120 g / l. While concentrating the Hb eluate, it is preferable to maintain the temperature of the Hb eluate in tank 76 at about 8-12 ° C. The temperature of the tank 76 is controlled by any suitable means such as cooling the outside of the tank 76 using an ethylene glycol jacketed cooling system (not shown).

次に、緩衝液をポンプ88によって、タンク76中のHb溶液、これは濃縮されていることが好ましい、に注ぎ、そのHb溶液のイオン強度を調節して、Hb脱酸素化を増進する。Hb溶液中のHbの酸素親和性を減じるためにイオン強度を約150meq/lを超えるように調節することが好ましい。好適な緩衝液としては、Hbタンパク質をほとんど変性させないpHを持ち、かつ、Hb脱酸素化を促進しうる程度に高いイオン強度を持つ緩衝液が挙げられる。好適な緩衝液の例としては、pH範囲約6.5 〜約8.9 の塩溶液が挙げられる。好ましい緩衝液はpH約8.9 の1.0M NaCl, 20mM Tris水溶液である。   The buffer is then poured by pump 88 into the Hb solution in tank 76, which is preferably concentrated, and the ionic strength of the Hb solution is adjusted to enhance Hb deoxygenation. In order to reduce the oxygen affinity of Hb in the Hb solution, the ionic strength is preferably adjusted to exceed about 150 meq / l. As a suitable buffer solution, a buffer solution having a pH that hardly denaturates the Hb protein and having an ionic strength high enough to promote Hb deoxygenation can be mentioned. Examples of suitable buffers include salt solutions with a pH range of about 6.5 to about 8.9. A preferred buffer is 1.0 M NaCl, 20 mM Tris aqueous solution having a pH of about 8.9.

好ましくは、製造効率を向上させるために、得られた緩衝Hb溶液を限外ろ過器84を通して再循環させてタンク76に戻すことにより、Hb溶液を再び濃縮する。好ましい態様としては、Hb濃度が約100g/l〜約120g/lになった時点で濃縮を完了する。   Preferably, the Hb solution is concentrated again by recirculating the resulting buffered Hb solution through the ultrafilter 84 back to the tank 76 to improve production efficiency. In a preferred embodiment, the concentration is completed when the Hb concentration is about 100 g / l to about 120 g / l.

脱酸素化中は、Hb溶液をポンプ80によってタンク76から相間移動膜86経由でタンク76へ再循環させる。適当な相間移動膜としては、例えば0.05μm ポリプロピレン中空糸精密ろ過膜(例えばヘキスト−セラネセ カタログ番号5PCM-107)などが挙げられる。同時に、不活性ガスの向流(counterflow )を相間移動膜86に通す。好ましい不活性ガスとしては、例えば窒素、アルゴン及びヘリウムなどが挙げられる。これにより、相間移動膜86を横切るガス交換がHb溶液から酸素を取り除くことになる。   During deoxygenation, the Hb solution is recirculated from the tank 76 to the tank 76 via the phase transfer membrane 86 by the pump 80. As a suitable phase transfer membrane, for example, a 0.05 μm polypropylene hollow fiber microfiltration membrane (for example, Hoechst-Celanese catalog number 5PCM-107) and the like can be mentioned. At the same time, a counterflow of inert gas is passed through the phase transfer membrane 86. Preferable inert gas includes, for example, nitrogen, argon and helium. Thereby, gas exchange across the phase transfer membrane 86 removes oxygen from the Hb solution.

脱酸素化は、有意なメトヘモグロビン生成を制限するのに適し、かつ、Hbを架橋した時に、大部分のHb分子が、低酸素親和性をもたらす構造的立体配置を持ち、それによってそのヘモグロビンの酸素送達能を高めることになるような低酸素濃度が得られるまで続ける。通例、HbO2 濃度が約20% 未満、好ましくは約10% 未満になるまで脱酸素化を続ける。 Deoxygenation is suitable to limit significant methemoglobin production, and when Hb is cross-linked, most Hb molecules have a structural configuration that results in low oxygen affinity, thereby allowing the hemoglobin Continue until a low oxygen concentration is obtained that will enhance the oxygen delivery capacity. Typically, deoxygenation is continued until the HbO 2 concentration is less than about 20%, preferably less than about 10%.

脱酸素化中、Hb溶液の温度は、通例、脱酸素化速度をメトヘモグロビン生成速度と釣り合わせるレベルに維持される。温度は、メトヘモグロビン含量を20% 未満に制限するように維持される。最適な温度とすることにより、Hb溶液を脱酸素化しながらも、メトヘモグロビン含量は約5%未満、より好ましくはメトヘモグロビン含量は約2.5%未満となるだろう。通例、脱酸素化中は、Hb溶液の温度を約19℃〜約31℃に維持する。   During deoxygenation, the temperature of the Hb solution is typically maintained at a level that balances the deoxygenation rate with the methemoglobin production rate. The temperature is maintained to limit the methemoglobin content to less than 20%. Optimum temperature will result in less than about 5% methemoglobin content, more preferably less than about 2.5% methemoglobin content while deoxygenating the Hb solution. Typically, the temperature of the Hb solution is maintained at about 19 ° C. to about 31 ° C. during deoxygenation.

脱酸素化中と、それに続く本発明の方法の残りの工程の間は常に、Hbを低酸素環境に維持することにより、Hb溶液による酸素吸着を最小限に抑える。好適な低酸素環境としては、例えば酸素化Hb(オキシヘモグロビン又はHbO2 )がHb溶液中の約20未満となるような環境などが挙げられる。 Oxygen adsorption by the Hb solution is minimized by maintaining Hb in a hypoxic environment during deoxygenation and always during the remaining steps of the method of the present invention. Suitable hypoxic environments include, for example, environments in which oxygenated Hb (oxyhemoglobin or HbO 2 ) is less than about 20 in the Hb solution.

次に、その脱酸素化−Hbを適当な脱酸素化貯蔵緩衝液及び架橋剤と混合する。貯蔵緩衝液と架橋剤は、脱酸素化−Hbに同時に加えてもよいし、貯蔵緩衝液の添加後に、架橋剤を脱酸素化−Hbに加えてもよいと解される。貯蔵緩衝液と架橋剤は、脱酸素化−Hbに逐次添加されることが好ましい。   The deoxygenated-Hb is then mixed with a suitable deoxygenated storage buffer and crosslinker. It is understood that the storage buffer and the cross-linking agent may be added simultaneously to the deoxygenated-Hb, or the cross-linking agent may be added to the deoxygenated-Hb after the addition of the storage buffer. The storage buffer and the cross-linking agent are preferably added sequentially to the deoxygenated-Hb.

一態様として、脱酸素化−Hbと混合する前に、貯蔵緩衝液をろ過する。貯蔵緩衝液に適したフィルターは、その緩衝液を脱発熱原化できる、通例10,000ダルトン以下のフィルター又は膜である。好適な貯蔵緩衝液フィルターの例としては、10,000ダルトンの排除限界を持つ、ミリポア ヘリコン カタログ番号CDUF050G1 又はエージー テクノロジー マックスセル(AG Technology Maxcell )カタログ番号UFP-10-C-75 脱発熱原フィルターが挙げられる。   In one embodiment, the storage buffer is filtered prior to mixing with deoxygenated-Hb. A suitable filter for the storage buffer is a filter or membrane, typically 10,000 daltons or less, that can depyrogenic the buffer. Examples of suitable storage buffer filters include Millipore helicon catalog number CDUF050G1 or AG Technology Maxcell catalog number UFP-10-C-75 depyrogen filter with an exclusion limit of 10,000 Daltons .

一態様として、重合中に分子間架橋を妨害することがほとんどないよう、脱酸素化−Hbのイオン強度を十分低く維持するために、貯蔵緩衝液はpHを安定化するための緩衝剤をも含有する。通例、酸化安定化脱酸素化−Hbのイオン強度は、重合前で約50mOsm未満である。   In one embodiment, the storage buffer also contains a buffer to stabilize the pH in order to keep the ionic strength of the deoxygenated-Hb sufficiently low so that it hardly interferes with intermolecular crosslinking during polymerization. contains. Typically, the ionic strength of oxidation stabilized deoxygenated-Hb is less than about 50 mOsm before polymerization.

好適な脱酸素化貯蔵緩衝液は、脱酸素化−Hb溶液を酸化に対して安定化するのに適した量の非毒性還元剤を含有する。好適な還元剤としては、スルフヒドリル化合物、例えばN-アセチル-L- システイン(NAC )、D,L-システイン、γ- グルタミル- システイン、グルタチオン、2-メルカプトエタノール、2,3-ジメルカプト-1- プロパナール(proponal)、1,4-ブタンジチオール、チオグリカル酸塩、ジチオエリスリトール、ジチオスレイトール、その他の生物適合性スルフヒドリル化合物;クエン酸塩;クエン酸;還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH2 );還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NHDPH2);還元型フラビンアデニンジヌクレオチド(FADH2);その他の生物適合性還元剤が挙げられる。低酸素含量貯蔵緩衝液の酸素含量は、その緩衝液中の還元剤濃度を実質的に減少させないほどに低く、かつ、酸化安定化脱酸素化−Hb中のオキシヘモグロビン含量を約20% 以下に制限しうるほどに低くなければならない。通例、貯蔵緩衝液は約50torr未満のpO2 を持つ。上記スルフヒドリル化合物の機能には、脱酸素化−Hb中に残存する酸素化Hbを脱酸素化すること、脱酸素化−Hb中に残存するメトヘモグロビンを還元すること、酸素除去によって脱酸素化−Hb(及び最終Hb代用血液製剤)を室温で酸化安定化(即ち脱酸素化)状態に維持すること、及び修飾四量体型Hbを優先的に形成させるために最適なHb重合を促進することが含まれる。本明細書に規定する修飾四量体型Hbとは、Hb四量体のHb二量体への有意な解離を防止するために分子内架橋されている四量体型Hbをいう。 A suitable deoxygenated storage buffer contains an amount of non-toxic reducing agent suitable for stabilizing the deoxygenated-Hb solution against oxidation. Suitable reducing agents include sulfhydryl compounds such as N-acetyl-L-cysteine (NAC), D, L-cysteine, γ-glutamyl-cysteine, glutathione, 2-mercaptoethanol, 2,3-dimercapto-1-pro Panonal, 1,4-butanedithiol, thioglycerate, dithioerythritol, dithiothreitol, other biocompatible sulfhydryl compounds; citrate; citric acid; reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH 2 ); Examples include reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NHDPH 2 ); reduced flavin adenine dinucleotide (FADH 2 ); other biocompatible reducing agents. The oxygen content of the low oxygen content storage buffer is so low that the reducing agent concentration in the buffer is not substantially reduced, and the oxyhemoglobin content in the oxidatively stabilized deoxygenated Hb is about 20% or less. Must be low enough to limit. Typically, the storage buffer has a pO 2 of less than about 50 torr. The functions of the sulfhydryl compound include deoxygenation-deoxygenation of oxygenated Hb remaining in Hb, deoxygenation-reduction of methemoglobin remaining in Hb, deoxygenation by oxygen removal- Maintaining Hb (and the final Hb surrogate blood product) in an oxidatively stabilized (ie, deoxygenated) state at room temperature and promoting optimal Hb polymerization to preferentially form modified tetrameric Hb included. Modified tetrameric Hb as defined herein refers to tetrameric Hb that is cross-linked intramolecularly to prevent significant dissociation of the Hb tetramer into Hb dimers.

好ましい態様として、貯蔵緩衝液はHb重合とメトヘモグロビン生成を釣り合わせるのに適したpHを持つべきであり、通例約7.6 〜約7.9 である。   In a preferred embodiment, the storage buffer should have a pH suitable for balancing Hb polymerization and methemoglobin production, typically from about 7.6 to about 7.9.

好ましい態様として、貯蔵緩衝液は約25〜35mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.7 〜7.8 )を含有し、酸化安定化脱酸素化−Hb中のNAC 濃度が約0.003 重量% 〜約0.3 重量% になるような量のNAC を含有する。より好ましくは、酸化安定化脱酸素化−Hb中のNAC 濃度を約0.05重量% 〜約0.2 重量% にする。   In a preferred embodiment, the storage buffer contains about 25-35 mM sodium phosphate buffer (pH 7.7-7.8) and the concentration of NAC in oxidatively stabilized deoxygenated-Hb is about 0.003 wt% to about 0.3 wt%. Contains NAC in an amount such that More preferably, the NAC concentration in the oxidation stabilized deoxygenated-Hb is from about 0.05% to about 0.2% by weight.

貯蔵緩衝液のpHと酸素含量は、酸化安定化脱酸素化−Hbが、Hb重合とメトヘモグロビン生成を釣り合わせるのに適したpH、好ましくは7.6 〜約7.9 pH単位と、安定化後に約20% HbO2 未満、好ましくはメトヘモグロビン生成をも制限する10% HbO2 以下の酸素含量とを持つことを保証するのに適すべきである。 The pH and oxygen content of the storage buffer is such that the oxidative stabilization deoxygenation-Hb is a pH suitable for balancing Hb polymerization and methemoglobin production, preferably from 7.6 to about 7.9 pH units, and about 20 after stabilization. It should be suitable to ensure that it has an oxygen content of less than% HbO 2 and preferably less than 10% HbO 2 which also limits methemoglobin production.

好ましい態様として、重合前に、酸化安定化脱酸素化−Hbが約0.003 重量% 〜約0.3 重量% のNAC を含有することになるような量のN-アセチルシステイン(NAC )貯蔵緩衝液を脱酸素化−Hbに加える。   In a preferred embodiment, prior to polymerization, an amount of N-acetylcysteine (NAC) storage buffer is removed such that oxidation stabilized deoxygenated-Hb will contain from about 0.003 wt% to about 0.3 wt% NAC. Add to oxygenated-Hb.

より好ましい態様として、重合前に、酸化安定化脱酸素化−Hbが約0.03重量% 〜約0.3 重量% のNAC 、又は等モル%の他のスルフヒドリル化合物を含有することになるような量のNAC 貯蔵緩衝液を脱酸素化−Hbに加える。   In a more preferred embodiment, the amount of NAC such that the oxidatively stabilized deoxygenated-Hb will contain from about 0.03% to about 0.3% by weight of NAC, or equimolar percentage of other sulfhydryl compounds prior to polymerization. Add storage buffer to deoxygenated-Hb.

さらに好ましい態様として、酸素安定化脱酸素化−Hbは重合開始前に約0.05重量% 〜約0.2 重量% のNAC を含有する。   In a more preferred embodiment, the oxygen stabilized deoxygenated-Hb contains from about 0.05 wt% to about 0.2 wt% NAC prior to initiation of polymerization.

図1Bに戻って、貯蔵緩衝液はポンプ88のような適当な手段によってタンク76中の脱酸素化−Hbに加えられる。同時に、脱酸素化−Hbは、ポンプ80によるタンク76からの再循環によって、限外ろ過器84でダイアフィルトレーションされる。通例、ポンプ80(例えばアルビン サニタリー ポンプ(Albin Sanitary Pump )、モデル325,アルビン ポンプ インコーポレイテッド(Albin Pump, Inc.)、ジョージア州アトランタ)は、ポンプ80が作動していない時に加圧流がポンプ80を通過できるように設計される。貯蔵緩衝液は、タンク76中の液体をほぼ一定レベルに保つことによって、限外ろ過器86を横切って失われる液体を補充するにほぼ足りる量で、タンク76に連続的に又は一回ずつ(batchwise )加えられる。好ましくは、限外ろ過器86を横切るダイアフィルトレーションによって失われる液体の体積が、タンク76中の脱酸素化−Hbの当初の体積の約3倍になるまで、平衡化を続ける。限外ろ過器84から排出される濾液の体積は、当該技術分野で知られる手段、例えば排出ライン流量計によって測定できる。   Returning to FIG. 1B, the storage buffer is added to the deoxygenated-Hb in tank 76 by suitable means such as pump 88. At the same time, the deoxygenated-Hb is diafiltered in the ultrafilter 84 by recirculation from the tank 76 by the pump 80. Typically, a pump 80 (eg, Albin Sanitary Pump, Model 325, Albin Pump, Inc., Atlanta, GA) is used with a pressurized flow when pump 80 is not operating. Designed to pass through. The storage buffer is sufficient to replenish liquid lost across the ultrafilter 86 by keeping the liquid in tank 76 at a substantially constant level, either continuously or once in tank 76 ( batchwise) added. Preferably, equilibration is continued until the volume of liquid lost by diafiltration across the ultrafilter 86 is approximately three times the original volume of deoxygenated-Hb in tank 76. The volume of the filtrate discharged from the ultrafilter 84 can be measured by means known in the art, such as a discharge line flow meter.

次に、図1Bと1Cに示すように、酸化安定化脱酸素化−Hbは、タンク76を窒素などの不活性ガスで加圧することにより、Hb脱酸素化サブシステム78から排出ライン90経由で移送される。   Next, as shown in FIGS. 1B and 1C, the oxidation stabilized deoxygenation-Hb is routed from the Hb deoxygenation subsystem 78 via the discharge line 90 by pressurizing the tank 76 with an inert gas such as nitrogen. Be transported.

ある態様では、次いで、酸化安定化脱酸素化−Hbが排出ライン90から任意フィルター92を通って貯蔵タンク94に流れる。好適なフィルターとしては、0.5 μm ポリプロピレンプレフィルター(ポール プロファイル ツー(Pall Profile II )、カタログ番号ABIY005Z7 )や0.2 μm 滅菌マイクロフィルター(ゲルマン サポー(Gelman Supor))が挙げられる。貯蔵タンク94は、窒素のような不活性ガスによるパージと被覆(blanketing)などにより、酸化安定化脱酸素化−Hbの充填前に、低酸素環境下に維持される。酸化安定化脱酸素化−Hbを充填した後、貯蔵タンク94を窒素のような不活性ガスで覆い、細菌又は酸素の混入を最小限に抑えるために密閉する。貯蔵タンク94は通例、ほぼ室温に維持される。次いで、貯蔵タンク94を窒素のような不活性ガスで加圧することにより、酸化安定化脱酸素化−Hbを貯蔵タンク94から重合サブシステム98の脱酸素化ループ96に移送する。   In one embodiment, oxidation stabilized deoxygenated-Hb then flows from the discharge line 90 through the optional filter 92 to the storage tank 94. Suitable filters include 0.5 μm polypropylene prefilters (Pall Profile II, catalog number ABIY005Z7) and 0.2 μm sterile microfilters (Gelman Supor). The storage tank 94 is maintained in a low oxygen environment prior to filling with oxidation stabilized deoxygenation-Hb, such as by purging and blanking with an inert gas such as nitrogen. After filling with oxidation stabilized deoxygenation-Hb, the storage tank 94 is covered with an inert gas such as nitrogen and sealed to minimize contamination with bacteria or oxygen. The storage tank 94 is typically maintained at approximately room temperature. The oxidation stabilized deoxygenated-Hb is then transferred from the storage tank 94 to the deoxygenation loop 96 of the polymerization subsystem 98 by pressurizing the storage tank 94 with an inert gas such as nitrogen.

もう一つの態様では、窒素のような不活性ガスでタンク76を加圧することにより、次いで、酸化安定化脱酸素化−Hbを排出ライン90から貯蔵迂回ライン95経由で脱酸素化ループ96に直接流す。   In another embodiment, by pressurizing tank 76 with an inert gas such as nitrogen, oxidative stabilization deoxygenation-Hb is then passed directly from the discharge line 90 to the deoxygenation loop 96 via the storage bypass line 95. Shed.

重合サブシステム98は脱酸素化ループ96、濃縮ループ100 及び重合反応器102 を含む。脱酸素化ループ96では、ポンプ104 により、酸化安定化脱酸素化−Hbを、重合反応器102 から静置混合機10を通らせ、次に相間移動膜108 を通らせて再循環させる。濃縮ループ100 はポンプ110 を含み、このポンプが重合反応器102 から酸化安定化脱酸素化−Hbを吸引し、限外ろ過器112 又は並列迂回路114 を通り、次に静置混合機116 を通って、再循環させる。好ましい限外ろ過膜の例は、30,000ダルトン限外ろ過膜(例えばミリポア ヘリコン CDUF050LT 又はアミコン S40Y30 )である。好適な相間移動膜としては、例えば0.05μm ポリプロピレンマイクロフィルター(例えばヘキスト−セラネセ コーポレーション、カタログ番号5PCM-108, 80平方フィート)などが挙げられる。   The polymerization subsystem 98 includes a deoxygenation loop 96, a concentration loop 100 and a polymerization reactor 102. In the deoxygenation loop 96, the oxidation stabilized deoxygenated-Hb is recirculated by the pump 104 from the polymerization reactor 102 through the stationary mixer 10 and then through the phase transfer membrane 108. Concentration loop 100 includes a pump 110 that draws oxidation-stabilized deoxygenated-Hb from polymerization reactor 102, passes through ultrafilter 112 or parallel bypass 114, and then passes through static mixer 116. Recirculate through. An example of a preferred ultrafiltration membrane is a 30,000 dalton ultrafiltration membrane (eg, Millipore helicon CDUF050LT or Amicon S40Y30). Suitable phase transfer membranes include, for example, 0.05 μm polypropylene microfilters (eg Hoechst-Seranese Corporation, catalog number 5PCM-108, 80 square feet).

任意に、酸化安定化脱酸素化−Hbを重合サブシステム98に移送する前に、適当量の水を重合反応器102 に加えてもよい。一態様として、重合反応器102 に酸化安定化脱酸素化−Hbを加えた時に、約10〜約100g/l Hbの濃度を持つ溶液が得られるような量を適当量の水とする。その水は酸素枯渇状態であることが好ましい。   Optionally, an appropriate amount of water may be added to the polymerization reactor 102 prior to transferring the oxidation stabilized deoxygenated-Hb to the polymerization subsystem 98. In one embodiment, the appropriate amount of water is such that when the oxidation stabilized deoxygenated -Hb is added to the polymerization reactor 102, a solution having a concentration of about 10 to about 100 g / l Hb is obtained. The water is preferably oxygen depleted.

相間移動膜108 を通る流れによって水の脱酸素化を補助するために、ポンプ104 で重合サブシステム98のすべてにわたって水を再循環させる。窒素などの加圧不活性ガスの向流を相間移動膜108 の反対側へ導くことによって、水をさらに脱酸素化する。   Water is recirculated through the polymerization subsystem 98 at the pump 104 to assist in the deoxygenation of the water by the flow through the phase transfer membrane 108. Water is further deoxygenated by directing a countercurrent of a pressurized inert gas such as nitrogen to the opposite side of the phase transfer membrane 108.

重合サブシステム98中の水のpO2 が、HbO2 含量を約20% に制限することのできるレベル、通例約50torr未満まで十分に減少した後、重合反応器102 を窒素などの不活性ガスで覆う。次に、貯蔵タンク94を不活性ガス(例えば窒素)で加圧することによって重合反応器102 に、又は排出ライン90から貯蔵迂回ライン95経由で直接排出することによって重合反応器102 に、酸化安定化脱酸素化−Hbを貯蔵タンク94から移送し、そして重合反応器102は同時に不活性ガスの適当な気流で覆われている。 After the pO 2 of water in the polymerization subsystem 98 has been sufficiently reduced to a level that can limit the HbO 2 content to about 20%, typically less than about 50 torr, the polymerization reactor 102 is purged with an inert gas such as nitrogen. cover. Oxidation stabilization is then applied to the polymerization reactor 102 by pressurizing the storage tank 94 with an inert gas (eg, nitrogen) or to the polymerization reactor 102 by discharging directly from the discharge line 90 via the storage bypass line 95. Deoxygenated-Hb is transferred from storage tank 94 and polymerization reactor 102 is simultaneously covered with a suitable stream of inert gas.

重合反応器102 中の酸化安定化脱酸素化−Hb溶液の温度を、架橋剤と接触させたときに、酸化安定化脱酸素化−Hbの重合を最適化するような温度まで上げる。ヘモグロビンを重合する条件には、重合反応器102 中の重合反応混合物を、分子内Hb架橋を引き起こしうるほどに高い温度、かつ、有意なHb変性を防止しうるほどに低い温度まで加熱することが含まれる。通例、重合反応混合物は約25℃〜約45℃の温度に約2 〜6 時間加熱される。しかし、重合反応混合物の少なくとも一部は、25℃未満の温度で重合するだろう。好ましい重合条件には、該反応混合物を約40℃〜約44℃に約4 〜6 時間加熱することが含まれる。重合反応器102 を加熱するための好ましい熱伝導手段、図示していない、の例は、熱いエチレングリコールをジャケット内に導くことによって加熱するジャケット式加熱システムである。   The temperature of the oxidation stabilized deoxygenation-Hb solution in the polymerization reactor 102 is raised to a temperature that optimizes the polymerization of the oxidation stabilized deoxygenation-Hb when contacted with the cross-linking agent. The conditions for polymerizing hemoglobin include heating the polymerization reaction mixture in the polymerization reactor 102 to a temperature high enough to cause intramolecular Hb crosslinking and low enough to prevent significant Hb modification. included. Typically, the polymerization reaction mixture is heated to a temperature of about 25 ° C. to about 45 ° C. for about 2 to 6 hours. However, at least a portion of the polymerization reaction mixture will polymerize at a temperature below 25 ° C. Preferred polymerization conditions include heating the reaction mixture to about 40 ° C. to about 44 ° C. for about 4 to 6 hours. An example of a preferred heat transfer means, not shown, for heating the polymerization reactor 102 is a jacketed heating system that heats hot ethylene glycol by directing it into the jacket.

好適な架橋剤の例としては、Hbタンパク質を架橋する多官能性試薬、例えばグルタルアルデヒド、スクシンジアルデヒド、活性型のポリオキシエチレン及びデキストラン、α- ヒドロキシアルデヒド(グリコールアルデヒドなど)、N-マレイミド-6- アミノカプロイル- (2'- ニトロ,4'-スルホン酸)- フェニルエステル、m-マレイミド安息香酸-N- ヒドロキシスクシンイミドエステル、スクシンイミジル4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1- カルボキシレート、スルホスクシンイミジル4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1- カルボキシレート、m-マレイミドベンゾイル-N- ヒドロキシスクシンイミドエステル、m-マレイミドベンゾイル-N- ヒドロキシスルホスクシンイミドエステル、N-スクシンイミジル(4-ヨードアセチル)アミノベンゾエート、スルホスクシンイミジル(4-ヨードアセチル)アミノベンゾエート、スクシンイミジル4-(p-マレイミドフェニル)ブチレート、スルホスクシンイミジル4-(p-マレイミドフェニル)ブチレート、1-エチル-3- (3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N,N'- フェニレンジマレイミド、並びにビスイミデート類、アシルジアジド類又はアリールジハライド類に属する化合物などを特に挙げることができる。   Examples of suitable cross-linking agents include multifunctional reagents that cross-link Hb proteins such as glutaraldehyde, succinaldehyde, active polyoxyethylene and dextran, α-hydroxy aldehydes (such as glycol aldehyde), N-maleimide- 6-aminocaproyl- (2′-nitro, 4′-sulfonic acid) -phenyl ester, m-maleimidobenzoic acid-N-hydroxysuccinimide ester, succinimidyl 4- (N-maleimidomethyl) cyclohexane-1-carboxylate, Sulfosuccinimidyl 4- (N-maleimidomethyl) cyclohexane-1-carboxylate, m-maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimide ester, m-maleimidobenzoyl-N-hydroxysulfosuccinimide ester, N-succinimidyl (4-iodo Acetyl) aminobenzoe , Sulfosuccinimidyl (4-iodoacetyl) aminobenzoate, succinimidyl 4- (p-maleimidophenyl) butyrate, sulfosuccinimidyl 4- (p-maleimidophenyl) butyrate, 1-ethyl-3- (3 Specific examples include -dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride, N, N'-phenylenedimaleimide, and compounds belonging to bisimidates, acyldiazides or aryl dihalides.

架橋剤の好適量は、分子内架橋によるHbの安定化と、分子間架橋によるHbポリマーの形成とを可能にし、それによって血管内保持時間を増大させることのできる量である。通例、架橋剤の好適量は、Hbに対する架橋剤のモル比が約2:1 を超える量である。Hbに対する架橋剤のモル比は約20:1〜40:1であることが好ましい。   A suitable amount of cross-linking agent is an amount that allows stabilization of Hb by intramolecular cross-linking and formation of Hb polymer by inter-molecular cross-linking, thereby increasing intravascular retention time. Typically, a suitable amount of crosslinking agent is such that the molar ratio of crosslinking agent to Hb is greater than about 2: 1. The molar ratio of crosslinker to Hb is preferably about 20: 1 to 40: 1.

好ましくは、約7.6 〜約7.9 のpHを持ち、約35mMかそれ以下の塩化物濃度を持つ緩衝液中で重合を行なう。   Preferably, the polymerization is carried out in a buffer having a pH of about 7.6 to about 7.9 and having a chloride concentration of about 35 mM or less.

図1Cに戻って、酸化安定化脱酸素化−Hbを重合反応器102 から迂回路114 経由で再循環させながら、好適量の架橋剤を投入口(orifice ;図示していない)から酸化安定化脱酸素化−Hbに添加する。次に、低せん断力の混合手段によって、架橋剤と酸化安定化脱酸素化−Hbを混合する。好適な低せん断力混合手段には静置混合機116 が含まれる。好適な静置混合機は、例えばChemineer, Inc. から得られる「Kenics」静置混合機である。   Returning to FIG. 1C, the oxidation stabilization deoxygenation-Hb is re-oxidized from the polymerization reactor 102 via detour 114 and a suitable amount of cross-linking agent is oxidized from the inlet (not shown). Add to Deoxygenated-Hb. Next, the crosslinking agent and oxidation-stabilized deoxygenated-Hb are mixed by a low shearing force mixing means. Suitable low shear mixing means include a static mixer 116. A suitable static mixer is, for example, the “Kenics” static mixer obtained from Chemineer, Inc.

ある態様では、酸化安定化脱酸素化−Hbと架橋剤を静置混合機116 経由で再循環させることによって、架橋剤と酸化安定化脱酸素化−Hbのほぼ均一な混合を伴う乱流状態が起こり、それによって高濃度の架橋剤を含有する脱酸素化−Hbのポケットが形成する可能性が減少する。架橋剤と脱酸素化−Hbのほぼ均一な混合は、高分子量Hbポリマー(すなわち500,000 ダルトンを超えるポリマー)の形成を減少させると共に、重合中の架橋剤と脱酸素化−Hbのより迅速な混合を可能にする。   In one embodiment, the turbulent flow state with nearly uniform mixing of the crosslinker and the oxidation stabilized deoxygenated-Hb by recirculating the oxidized stabilized deoxygenated-Hb and the crosslinker via a static mixer 116. Thereby reducing the possibility of forming deoxygenated-Hb pockets containing high concentrations of crosslinkers. Nearly uniform mixing of the crosslinker and deoxygenated-Hb reduces the formation of high molecular weight Hb polymer (ie, greater than 500,000 daltons) and more rapid mixing of the crosslinker and deoxygenated-Hb during polymerization Enable.

さらに、還元剤がスルフヒドリル化合物である場合は、そのスルフヒドリル化合物(好ましくはNAC )の存在ゆえに、Hb重合中にかなりのHb分子内架橋が起こるだろう。スルフヒドリル化合物の架橋剤及び/又はHbとの相互作用に関する正確な機構はわからないが、スルフヒドリル化合物はHb/架橋剤化学結合に、高分子量Hbポリマーの生成を少なくとも部分的に阻害し、安定化四量体型Hbを優先的に生成させるような方法で影響を与えると思われる。   Furthermore, if the reducing agent is a sulfhydryl compound, significant Hb intramolecular crosslinking will occur during Hb polymerization due to the presence of the sulfhydryl compound (preferably NAC). Although the exact mechanism for the interaction of the sulfhydryl compound with the crosslinker and / or Hb is not known, the sulfhydryl compound at least partially inhibits the formation of high molecular weight Hb polymers in the Hb / crosslinker chemical bond, stabilizing tetramer. It seems to be affected by a method that preferentially generates body type Hb.

脱酸素化−Hbと混合するスルフヒドリル化合物の量は、重合中にHbの分子内架橋を増大させる程度に高く、かつ、高イオン強度ゆえにHb分子の分子間架橋を有意に減少させない程度に低い量である。通例、約0.25モル〜約5 モルの脱酸素化−Hbを酸化安定化するには、約1 モルのスルフヒドリル官能基(−SH)が必要である。還元剤がスルフヒドリル化合物でない場合は、分子内架橋を増進するに足る量のスルフヒドリル化合物を重合反応混合物に添加する。適当なスルフヒドリル化合物には、前記列挙した化合物が含まれる。スルフヒドリル化合物の十分量は変動するが、一般的には約0.003%〜0.3%である。   Deoxygenated—The amount of sulfhydryl compound mixed with Hb is high enough to increase intramolecular cross-linking of Hb during polymerization and low enough not to significantly reduce intermolecular cross-linking of Hb molecules due to high ionic strength. It is. Typically, about 1 mole of sulfhydryl functionality (-SH) is required to oxidatively stabilize about 0.25 mole to about 5 moles of deoxygenated -Hb. If the reducing agent is not a sulfhydryl compound, an amount of sulfhydryl compound sufficient to enhance intramolecular crosslinking is added to the polymerization reaction mixture. Suitable sulfhydryl compounds include those listed above. Sufficient amounts of sulfhydryl compounds vary but are generally from about 0.003% to 0.3%.

ポリ(Hb)は、Hb分子のかなりの部分がそのポリ(Hb)中で化学結合しており、高分子量重合ヘモグロビン鎖内には少量(例えば15% 未満)しか含まれない場合に、有意な分子内架橋を持つと定義される。高分子量ポリ(Hb)分子とは、例えば約500,000 ダルトンを超える分子量を持つ分子である。   Poly (Hb) is significant when a significant portion of the Hb molecule is chemically bonded in the poly (Hb) and only a small amount (eg, less than 15%) is contained within the high molecular weight polymerized hemoglobin chain. Defined as having intramolecular crosslinks. High molecular weight poly (Hb) molecules are molecules having a molecular weight greater than, for example, about 500,000 daltons.

好ましい態様では、グルタルアルデヒドを架橋剤として使用する。通例、1 キログラムの酸化安定化脱酸素化−Hbにつき約10〜約70グラムのグルタルアルデヒドを使用する。より好ましくは、1 キログラムの酸化安定化脱酸素化−Hbにつき約29〜31グラムのグルタルアルデヒドを、5 時間かけて加える。また、約35mM又はそれ以下の塩化物イオン濃度を持つ緩衝液中で重合を行なうことが好ましい。好適な緩衝剤の例は、pH7.8 の12mMリン酸緩衝液である。   In a preferred embodiment, glutaraldehyde is used as a cross-linking agent. Typically, about 10 to about 70 grams of glutaraldehyde is used per kilogram of oxidative stabilization deoxygenated-Hb. More preferably, about 29-31 grams of glutaraldehyde per kilogram of oxidation stabilized deoxygenated-Hb is added over 5 hours. The polymerization is preferably carried out in a buffer solution having a chloride ion concentration of about 35 mM or less. An example of a suitable buffer is a pH 7.8 12 mM phosphate buffer.

重合後、一般に、重合反応器102 中のポリ(Hb)溶液の温度を、架橋剤とのさらなる反応がほとんど起こらない温度(約15℃〜約25℃、好ましくは約18℃〜約20℃)まで下げる。重合反応器102 を冷却するための熱伝導手段の許容できる例は、エチレングリコール流によって冷却される熱交換器(図示していない)で覆われた重合反応器である。   After polymerization, generally the temperature of the poly (Hb) solution in the polymerization reactor 102 is such that the further reaction with the crosslinker hardly occurs (about 15 ° C. to about 25 ° C., preferably about 18 ° C. to about 20 ° C.). To lower. An acceptable example of a heat transfer means for cooling the polymerization reactor 102 is a polymerization reactor covered with a heat exchanger (not shown) cooled by an ethylene glycol stream.

使用する架橋剤がアルデヒドでない場合、生成するポリ(Hb)は安定ポリ(Hb)である。使用する架橋剤がアルデヒドである場合は、適当な還元剤と混合してそのポリ(Hb)中のより不安定な結合を還元してより安定な結合を生成するまでは、生成するポリ(Hb)は安定でない。好適な還元剤の例には、水素化ホウ素ナトリウム、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、亜ジチオン酸ナトリウム、トリメチルアミン、t-ブチルアミン、モルホリンボラン及びピリジンボランが含まれる。   If the crosslinking agent used is not an aldehyde, the poly (Hb) produced is a stable poly (Hb). If the cross-linking agent used is an aldehyde, the resulting poly (Hb) is mixed until mixed with a suitable reducing agent to reduce more unstable bonds in the poly (Hb) to produce more stable bonds. ) Is not stable. Examples of suitable reducing agents include sodium borohydride, sodium cyanoborohydride, sodium dithionite, trimethylamine, t-butylamine, morpholine borane and pyridine borane.

還元剤の添加に先立って、ポリ(Hb)溶液の濃度が約75〜約85g/l に増大するまでポリ(Hb)溶液を限外ろ過器112 経由で再循環させることによって、ポリ(Hb)溶液を濃縮してもよい。好適な限外ろ過膜の例は、30,000ダルトンフィルター(例えばMillipore Helicon カタログ番号CDUF050LT 、Amicon 540430 )である。   Prior to the addition of the reducing agent, the poly (Hb) solution is recycled through the ultrafilter 112 until the concentration of the poly (Hb) solution increases from about 75 to about 85 g / l. The solution may be concentrated. An example of a suitable ultrafiltration membrane is a 30,000 Dalton filter (eg, Millipore Helicon catalog number CDUF050LT, Amicon 540430).

還元剤が水素化ホウ素物である場合は、その還元剤を保護し、次のイミン還元中にHbを変性させうる水素ガスの発生を防止するために、ポリ(Hb)溶液のpHをアルカリ性pHに調節する。一態様として、そのpHを10以上に調節する。pHは、ポリ(Hb)溶液をダイアフィルトレーションしながら、重合反応器102 中のポリ(Hb)溶液に緩衝溶液を添加することによって調節される。ポリ(Hb)溶液は、ポリ(Hb)溶液をポンプ110 で重合反応器102 から限外ろ過器112 を通して再循環させることによって、ダイアフィルトレーションされる。そのホウ酸ナトリウム緩衝液に適したフィルターの例は、10,000ダルトン限外ろ過膜である。別法として、アルカリ性緩衝液の直接添加によってpHを調節してもよい。   When the reducing agent is a borohydride, the pH of the poly (Hb) solution is adjusted to an alkaline pH to protect the reducing agent and prevent the generation of hydrogen gas that can denature Hb during the next imine reduction. Adjust to. In one embodiment, the pH is adjusted to 10 or higher. The pH is adjusted by adding a buffer solution to the poly (Hb) solution in the polymerization reactor 102 while diafiltering the poly (Hb) solution. The poly (Hb) solution is diafiltered by recirculating the poly (Hb) solution from the polymerization reactor 102 through the ultrafilter 112 with a pump 110. An example of a suitable filter for the sodium borate buffer is a 10,000 dalton ultrafiltration membrane. Alternatively, the pH may be adjusted by direct addition of alkaline buffer.

pHの調節後、少なくとも1 種類の還元剤、好ましくは水素化ホウ素ナトリウム溶液を、一般的には脱酸素化ループ96を通して重合反応器102 に加える。通例、ポリ(Hb)内のHb四量体1 モルにつき(64,000ダルトンのHbにつき)約5 〜約18モルの還元剤を加える。好ましい態様において、重合サブシステム98中のポリ(Hb)溶液各9 リットルにつき、1 リットルの0.25M 水素化ホウ素ナトリウム溶液を0.1 〜0.12 lpmの速度で加える。   After pH adjustment, at least one reducing agent, preferably sodium borohydride solution, is added to the polymerization reactor 102, typically through a deoxygenation loop 96. Typically, about 5 to about 18 moles of reducing agent is added per mole of Hb tetramer in poly (Hb) (per 64,000 dalton Hb). In a preferred embodiment, for every 9 liters of poly (Hb) solution in the polymerization subsystem 98, 1 liter of 0.25M sodium borohydride solution is added at a rate of 0.1 to 0.12 lpm.

この量の還元剤を液体、溶液及び/ 又はスラリーとして投入口(図示していない)から重合反応器102 に入れた後、それを静置混合機106 と相間膜108 を通して循環させることにより、その還元剤と重合反応器102 中のポリ(Hb)溶液の迅速かつ効果的な混合を支援する乱流状態を作る。還元剤の添加中、重合反応器102 中のポリ(Hb)溶液を、ポンプ104 によって、静置混合機106 及び相間移動膜108 経由で連続的に再循環させることにより、溶存酸素と水素を除去する。還元剤の添加が完了した後、重合反応器102 中の攪拌装置(図示していない)でポリ(Hb)溶液と還元剤を攪拌しながら、重合反応器102 中で約0.5 〜2 時間還元し続けて、安定ポリ(Hb)を得る。   This amount of reducing agent is added as a liquid, solution and / or slurry from the inlet (not shown) to the polymerization reactor 102 and then circulated through the stationary mixer 106 and the interphase film 108 to thereby A turbulent flow condition is created that supports rapid and effective mixing of the reducing agent and the poly (Hb) solution in the polymerization reactor 102. During the addition of the reducing agent, the poly (Hb) solution in the polymerization reactor 102 is continuously recirculated by the pump 104 via the stationary mixer 106 and the phase transfer membrane 108 to remove dissolved oxygen and hydrogen. To do. After the addition of the reducing agent is completed, the poly (Hb) solution and the reducing agent are stirred for about 0.5 to 2 hours in the polymerization reactor 102 while stirring the poly (Hb) solution and the reducing agent in a stirring device (not shown) in the polymerization reactor 102. Subsequently, a stable poly (Hb) is obtained.

次に、必要であれば、重合サブシステム98中の安定ポリ(Hb)を、一般的には約10g Hb/l〜約250g Hb/lの濃度にまで濃縮する。安定ポリ(Hb)溶液は、ポンプ110 による重合反応器102 から限外ろ過器112 経由の再循環によって濃縮される。   Next, if necessary, the stable poly (Hb) in the polymerization subsystem 98 is concentrated to a concentration generally between about 10 g Hb / l and about 250 g Hb / l. The stable poly (Hb) solution is concentrated by recirculation from the polymerization reactor 102 through the ultrafilter 112 by the pump 110.

次に、安定重合化ヘモグロビン代用血液を得るため、適当なpHと生理学的電解質レベルを持つダイアフィルトレーション溶液で安定ポリ(Hb)をダイアフィルトレーションすることにより、安定ポリ(Hb)のpHと電解質を生理学的レベルに戻す。そのダイアフィルトレーション溶液は緩衝溶液であることが好ましい。   Next, to obtain a stable polymerized hemoglobin blood substitute, the pH of the stable poly (Hb) is diafiltered with a diafiltration solution having an appropriate pH and physiological electrolyte level. And return the electrolyte to physiological levels. The diafiltration solution is preferably a buffer solution.

ポリ(Hb)を還元剤で還元した場合、そのダイアフィルトレーション溶液は酸性pH、好ましくは約4 〜約6 を持つ。   When poly (Hb) is reduced with a reducing agent, the diafiltration solution has an acidic pH, preferably about 4 to about 6.

最終重合化ヘモグロビン代用血液の安定性を高めるための酸素除去剤として、安定ポリ(Hb)に非毒性還元剤も加える。還元剤はダイアフィルトレーション溶液の一部として加えることができ、および/ または、別個に加えることもできる。所定量の還元剤を加えて、貯蔵期間中メトヘモグロビン含量を約15% 未満に維持する程度に酸素を除去する濃度にする。その還元剤はスルフヒドリル化合物であることが好ましく、NAC がより好ましい。通例、添加する還元剤の量は、約0.05重量% 〜約0.2 重量% のスルフヒドリル濃度を与えるような量である。   A non-toxic reducing agent is also added to the stable poly (Hb) as an oxygen scavenger for enhancing the stability of the final polymerized hemoglobin blood substitute. The reducing agent can be added as part of the diafiltration solution and / or can be added separately. A predetermined amount of reducing agent is added to a concentration that removes oxygen to such an extent that the methemoglobin content is maintained below about 15% during storage. The reducing agent is preferably a sulfhydryl compound, more preferably NAC. Typically, the amount of reducing agent added is such that it provides a sulfhydryl concentration of about 0.05% to about 0.2% by weight.

安定ポリ(Hb)溶液を生理学的に許容できるpHと電解質レベルにするに足る体積が交換するまで、ダイアフィルトレーションを続けることにより、安定重合化ヘモグロビン代用血液を得る。図1Cにおいて、限外ろ過器112 を横切るダイアフィルトレーションによって一般的に失われる液体の体積は、重合サブシステム98中の安定ポリ(Hb)の体積の約6 〜約10倍である。   Stable polymerized hemoglobin blood substitute is obtained by continuing diafiltration until the volume sufficient to bring the stable poly (Hb) solution to physiologically acceptable pH and electrolyte levels is exchanged. In FIG. 1C, the volume of liquid typically lost by diafiltration across the ultrafilter 112 is about 6 to about 10 times the volume of stable poly (Hb) in the polymerization subsystem 98.

もう一つの態様として、安定重合化ヘモグロビン代用血液を生成させた後、その代用血液をダイアフィルトレーションすることにより、その代用血液から非修飾及び修飾四量体型Hbを除去する。生理的溶液で代用血液を一般に約30g/l 〜約50g/l の濃度に希釈する。次に、その希釈Hbを、ポンプ104 で重合反応器102 、静置混合機106 及び精製フィルター120 経由で再循環させることによってダイアフィルトレーションする。次に、生理的溶液、一般的には生理学的に許容できるpHと電解質レベルを持つ脱酸素化緩衝液でその希釈代用血液をダイアフィルトレーションすることにより、解離条件下に行なうゲル透過クロマトグラフィーで測定される修飾四量体型Hb種と非修飾四量体型Hb種の含量を約10% 以下に減少させる。修飾四量体型Hbは、Hb四量体のHb二量体への有意な解離を防止するために、分子内で架橋されている四量体型Hbと定義される。精製フィルター120 は、修飾及び非修飾Hb四量体を代用血液から除去できるような好ましい分子量カットオフを持つ(典型例は約100,000 ダルトン;Filtron Ex. Omega カタログ番号05100CO5)。修飾及び非修飾四量体型Hbを除去した後、必要であれば、そのHb製剤の濃度が約10g Hb/l〜約250g Hb/l、好ましくは約120g Hb/l〜約140g Hb/lになるまで、限外ろ過器112 経由で代用血液の再循環を続ける。   In another embodiment, a stable polymerized hemoglobin blood substitute is generated, and then the blood substitute is diafiltered to remove unmodified and modified tetrameric Hb from the blood substitute. The blood substitute is generally diluted to a concentration of about 30 g / l to about 50 g / l with a physiological solution. The diluted Hb is then diafiltered by recirculating it through the polymerization reactor 102, static mixer 106 and purification filter 120 with a pump 104. Gel permeation chromatography is then performed under dissociated conditions by diafiltration of the diluted blood substitute with a physiological solution, typically a deoxygenated buffer with physiologically acceptable pH and electrolyte levels. The content of the modified tetrameric Hb species and the unmodified tetrameric Hb species as measured in (1) is reduced to about 10% or less. Modified tetrameric Hb is defined as tetrameric Hb that is crosslinked intramolecularly to prevent significant dissociation of the Hb tetramer into Hb dimers. The purification filter 120 has a preferred molecular weight cut-off so that modified and unmodified Hb tetramers can be removed from the blood substitute (typically about 100,000 daltons; Filtron Ex. Omega catalog number 05100CO5). After removal of modified and unmodified tetrameric Hb, if necessary, the concentration of the Hb formulation is about 10 g Hb / l to about 250 g Hb / l, preferably about 120 g Hb / l to about 140 g Hb / l. Until that time, recirculation of the blood substitute continues through the ultrafilter 112.

好ましい態様として、不活性で実質上酸素を含有しない雰囲気で重合反応器と残りの輸送装置中の圧力を維持しながら、代用血液を無菌操作条件下に包装する。   In a preferred embodiment, the blood substitute is packaged under aseptic operating conditions while maintaining the pressure in the polymerization reactor and the rest of the transport device in an inert and substantially oxygen free atmosphere.

本発明の方法によって生成する好適な安定重合化ヘモグロビン代用血液の仕様を表I に記載する。   Specifications for suitable stable polymerized hemoglobin blood substitutes produced by the method of the present invention are listed in Table I.

生理学的pHの例は、18〜22℃で約7.2 〜約7.9 のpHである。好ましい生理学的pHは18〜22℃で約7.6 〜約7.9 である。   An example of a physiological pH is a pH of about 7.2 to about 7.9 at 18-22 ° C. A preferred physiological pH is about 7.6 to about 7.9 at 18-22 ° C.

図1Cに戻って、次に、重合反応器102 を不活性ガスで加圧することにより、安定重合化ヘモグロビン代用血液を無菌操作法で貯蔵容器に輸送する。任意に、貯蔵に先立って、代用血液をプレフィルターと精密ろ過器(図示していない)に直接通してもよい。0.5 μm 以下のポリプロピレンプレフィルターと0.2 μm 滅菌ろ過膜がそれぞれプレフィルター及び精密ろ過膜として許容できる。   Returning to FIG. 1C, the polymerization reactor 102 is then pressurized with an inert gas to transport the stable polymerized hemoglobin blood substitute to the storage container by aseptic technique. Optionally, the blood substitute may be passed directly through a prefilter and microfilter (not shown) prior to storage. A polypropylene prefilter of 0.5 μm or less and a 0.2 μm sterile filtration membrane are acceptable as a prefilter and a microfiltration membrane, respectively.

次に、安定代用血液を、それぞれ低酸素環境を持つ短期間貯蔵容器(図示していない)又は滅菌貯蔵容器に保存する。貯蔵期間中の蒸発による代用血液の有意な濃縮を防止するため、貯蔵容器はさらに、水蒸気の通過に対して十分に不透過性でなければならない。代用血液の有意な濃縮とは、代用血液の1 又はそれ以上のパラメーターが仕様を超えて高くなる濃縮をいう。   The stable blood substitute is then stored in a short-term storage container (not shown) or a sterile storage container, each with a low oxygen environment. In order to prevent significant concentration of blood substitute due to evaporation during storage, the storage container must also be sufficiently impermeable to the passage of water vapor. Significant concentration of blood substitute refers to a concentration in which one or more parameters of blood substitute are increased beyond specifications.

本発明の好ましい態様として、実質上酸素を含まない雰囲気下にヘモグロビン代用血液を維持することにより、ヘモグロビン代用血液の安定性を保つ。この方法は、例えば酸素保護フィルム二重包装(例えば袋)、ガラス容器(例えばバイアル)又はスチール製容器等の酸素不透過性容器中で代用血液を維持することによって達成できる。容器が酸素保護フィルム二重包装である場合は、ポリマーフィルム(例えば本質的に酸素不透過性のポリエステル、エチレンビナール(ethylene vinal)ラミネート(EVOH)、ポリビニリジンジクロリン(PVDC)又はナイロン)、及びホイルラミネート(例えば銀又はアルミニウムホイルラミネート)のようなラミネートを含む種々の素材からその容器を製造することができる。   As a preferred embodiment of the present invention, the stability of hemoglobin blood substitute is maintained by maintaining hemoglobin blood substitute in an atmosphere substantially free of oxygen. This method can be accomplished by maintaining the blood substitute in an oxygen-impermeable container such as, for example, an oxygen protective film double package (eg, a bag), a glass container (eg, a vial), or a steel container. If the container is an oxygen protective film double wrap, a polymer film (eg, essentially oxygen-impermeable polyester, ethylene vinal laminate (EVOH), polyvinylidine dichlorin (PVDC) or nylon) And the container can be made from a variety of materials including laminates such as foil laminates (eg, silver or aluminum foil laminates).

二重包装がポリエステルフィルムのようなフィルムである場合は、種々の好適な方法によってそのフィルムを本質的に酸素不透過性にすることができる。1つの態様において、製造されたフィルムがそのままで本質的に酸素不透過性である。別法として、そのポリマー素材が所望の仕様に合致するほど酸素不透過性でない場合は、そのフィルムを積層するか、その他の処置を施すことにより、酸素透過性を減少又は排除できる。   If the double wrap is a film such as a polyester film, the film can be rendered essentially oxygen impermeable by a variety of suitable methods. In one embodiment, the film produced is essentially oxygen impermeable as it is. Alternatively, if the polymer material is not oxygen impermeable enough to meet the desired specifications, the film can be laminated or otherwise treated to reduce or eliminate oxygen permeability.

好ましい態様として、ホイルがアルミニウム、銀、金その他の金属であるホイルラミネートを使用する。ホイル層は約0.0001〜0.01インチの厚さを持つことが好ましく、約0.003 インチの厚さを持つことがより好ましい。このラミネートは一般に1 又はそれ以上のポリマー層を含有する。そのポリマーは、例えばポリエステル層(例えば48ゲージポリエステル)、ポリプロピレン、ナイロンなどを含む種々のポリマー素材でありうる。   In a preferred embodiment, a foil laminate in which the foil is aluminum, silver, gold or other metal is used. The foil layer preferably has a thickness of about 0.0001 to 0.01 inches, more preferably about 0.003 inches. This laminate generally contains one or more polymer layers. The polymer can be a variety of polymer materials including, for example, a polyester layer (eg, 48 gauge polyester), polypropylene, nylon, and the like.

本発明の容器は、バイアル、注射器、箱など種々の構造を持ちうる。好ましい態様として、その容器を袋型にする。好適な袋は、1 枚又はそれ以上(例えば2 枚)のシートの周囲を連続的に接着して注入可能センター(fillable center )を持つかたく閉じた酸素不透過性の構造にすることにより、作成することができる。袋の形態は当該技術分野で日常的に目にされる形態にできる。接着は、好適な素材のいずれでも達成できる。ポリエステル/ ホイルラミネート素材の場合は、例えばポリエステル接着剤を使用することができる。   The container of the present invention can have various structures such as a vial, a syringe, and a box. In a preferred embodiment, the container is bag-shaped. Suitable bags are made by continuously bonding around one or more (eg two) sheets into a tightly closed, oxygen-impermeable structure with a fillable center. can do. The form of the bag can be that routinely seen in the art. Adhesion can be achieved with any suitable material. In the case of a polyester / foil laminate material, for example, a polyester adhesive can be used.

容器は、好ましくは、室温で1 気圧あたり24時間あたり100 平方インチあたり約1.0cc 未満の酸素透過性を持ち、好ましくはこれらの条件で1 平方インチあたり約0.6cc 未満の酸素透過性を持つ。これらの基準に合致する容器には、二重包装を持つプラスチック容器、例えばCryovac 製品(Cryovac BYV200など)及びKAPAK 製品(KAPAK 50303 ;KAPAK Corporation,ミネソタ州ミネアポリス)などがある。これらの金属又はポリマー複合フィルム二重包装プラスチック袋は、AUDIONVAC 密封装置(Audion Electro B.V., Weesp-Holland)を用いて密封される。KAPAK 50303 は、48ゲージポリエステル/ ホイル/ スクライアー(Sclair)ラミネート製のホイルラミネート容器である。そのホイル層は厚さ約0.0003”のアルミニウムホイルである。Sclair層(ポリエチレンフィルム)は0.003 ”の厚さを持つ。各層は接着剤で接着されている。その他の好適なKAPAK 製品には、KAPAK 50703 、KAPAK 50353 及びKAPAK 60N32 が含まれる。Cryovac BYV200も低密度ポリエチレン(LLDPE )の0.6mm 層、0.6mm 両側サラン被覆ポリビニルアルコール及び2.2mm LLDPE 密閉層(シーラント)を持つラミネート製品である。その酸素透過性は約0.02cc/100平方インチ/24 時間/ 気圧/72 °F/0%湿度及び約0.4cc/100 平方インチ/24 時間/ 気圧/72 °F/100%湿度である。   The container preferably has an oxygen permeability of less than about 1.0 cc per 100 square inches per 24 hours per atmosphere at room temperature, and preferably has an oxygen permeability of less than about 0.6 cc per square inch under these conditions. Containers that meet these criteria include plastic containers with double packaging, such as Cryovac products (such as Cryovac BYV200) and KAPAK products (KAPAK 50303; KAPAK Corporation, Minneapolis, MN). These metal or polymer composite film double-wrapped plastic bags are sealed using an AUDIONVAC sealing device (Audion Electro B.V., Weesp-Holland). KAPAK 50303 is a foil laminate container made of 48 gauge polyester / foil / Sclair laminate. The foil layer is about 0.0003 "thick aluminum foil. The Sclair layer (polyethylene film) has a thickness of 0.003". Each layer is bonded with an adhesive. Other suitable KAPAK products include KAPAK 50703, KAPAK 50353, and KAPAK 60N32. Cryovac BYV200 is also a laminate product with a 0.6mm layer of low density polyethylene (LLDPE), 0.6mm Saran coated polyvinyl alcohol and 2.2mm LLDPE sealing layer (sealant). Its oxygen permeability is about 0.02 cc / 100 square inches / 24 hours / atmospheric pressure / 72 ° F./0% humidity and about 0.4 cc / 100 square inches / 24 hours / atmospheric pressure / 72 ° F./100% humidity.

好ましい態様として、実質上酸素を含まない雰囲気下で代用血液を包装する。好適な雰囲気の例としては、窒素、アルゴン及びヘリウムが挙げられる。   In a preferred embodiment, the blood substitute is packaged under an atmosphere that is substantially free of oxygen. Examples of suitable atmospheres include nitrogen, argon and helium.

本発明で使用されるポンプには、蠕動型、隔壁型、ギア型、ピストン型及び回転ローブ型ポンプが含まれる。隔壁型ポンプはBran & Luebbe Inc.(イリノイ州バッファローグローブ)から入手できる。好適な回転ローブポンプとしては、Albin Pump Inc. (ジョージア州アトランタ)製のAlbin SLP 110 P51 B1衛生ローブ回転ポンプが挙げられる。回転ローブポンプはWaukesha Pumps(ウィスコンシン州ウォーケショー)やG & H Corporation (ウィスコンシン州ケノーシャ)からも入手できる。   Pumps used in the present invention include peristaltic, partition, gear, piston and rotary lobe pumps. Bulkhead pumps are available from Bran & Luebbe Inc. (Buffalo Grove, Illinois). Suitable rotary lobe pumps include the Albin SLP 110 P51 B1 sanitary lobe rotary pump manufactured by Albin Pump Inc. (Atlanta, GA). Rotary lobe pumps are also available from Waukesha Pumps (Wakeshaw, Wis.) And G & H Corporation (Kenosha, Wis.).

本発明の方法に従って製造される安定重合化ヘモグロビン代用血液の合成については、さらに実施例1 で説明する。   The synthesis of stable polymerized hemoglobin blood substitute produced according to the method of the present invention is further described in Example 1.

哺乳動物又はヒトで有用な本発明の安定重合化ヘモグロビン代用血液組成物については、実施例3 の表IV及びV で説明する。さらに、犬における本発明のHb代用血液の獣医学的使用については、実施例5 〜6 で説明する。さらに、本発明の安定重合化ヘモグロビン代用血液のヒトにおける有意な副作用を伴わない使用については、実施例7 〜8 で説明する。   The stable polymerized hemoglobin blood substitute composition of the present invention useful in mammals or humans is described in Tables IV and V of Example 3. Furthermore, the veterinary use of the Hb blood substitute of the present invention in dogs is described in Examples 5-6. In addition, the use of the stable polymerized hemoglobin blood substitute of the present invention without significant side effects in humans is described in Examples 7-8.

本発明のヘモグロビン溶液は、その組織に向かう赤血球(RBC )流が減少している組織の組織酸素添加を増大させるために、循環系に導入することができる。RBC 流の減少はRBC 流の部分的な閉塞、組織領域に関係する血管集団の減少及び/ 又は心臓性機能不全によってもたらされうる。   The hemoglobin solution of the present invention can be introduced into the circulatory system to increase tissue oxygenation in tissues where the red blood cell (RBC) flow towards that tissue is diminished. Reduction in RBC flow can be caused by partial blockage of RBC flow, a reduction in the vascular population associated with the tissue region, and / or cardiac dysfunction.

毛細管によるその関連組織への酸素の移転は、一般に、単位時間あたりにその毛細管によって輸送される酸素の量と定義される酸素流量によって特徴づけられる。通常、動脈血中の酸素の98% はRBC によって運搬されるので、古典的には、酸素流量は主として赤血球流量と関係づけられている。したがって、毛細管を通るRBC 流が有意に減少すると、酸素流量が減少し、それによって関連組織への酸素移転が少なくなり、組織低酸素症や組織無酸素症をもたらす可能性がある。   Transfer of oxygen to its associated tissue by a capillary is generally characterized by an oxygen flow rate defined as the amount of oxygen transported by the capillary per unit time. Classically, oxygen flow is primarily related to red blood cell flow because 98% of the oxygen in arterial blood is normally carried by RBC. Thus, a significant decrease in RBC flow through the capillaries can reduce oxygen flow and thereby reduce oxygen transfer to related tissues, leading to tissue hypoxia and tissue anoxia.

本発明の方法は、循環系の血漿相内で酸素を運搬し、組織に酸素を移転するという、RBC から独立したヘモグロビンの能力を利用する。したがって、脊椎動物の循環系へのヘモグロビンの導入によってヘモグロビンを投与された脊椎動物について、投与されたヘモグロビンがその脊椎動物の循環系を循環する場合は、酸素流速は、その投与されたヘモグロビンによって移転される酸素の増大にも依存する。   The method of the present invention takes advantage of the ability of hemoglobin independent of RBCs to carry oxygen within the plasma phase of the circulatory system and transfer oxygen to tissues. Thus, for a vertebrate that has been administered hemoglobin by introduction of hemoglobin into the vertebrate circulatory system, if the administered hemoglobin circulates through the vertebrate circulatory system, the oxygen flow rate is transferred by the administered hemoglobin. It also depends on the increase in oxygen produced.

循環系を循環するヘモグロビンの酸素移転能は、実施例9 に証明されている。実施例9 では、組織酸素圧の測定値の減少によって定義される、筋肉組織内の貧血性低酸素症(ヘタスターチ(hetastarch)による等体積的(isovolemic)血液希釈によって誘導されたもの)が、試験対象に少量のヘモグロビン溶液を血管内投与することによって効果的に治療された。   The oxygen transfer capacity of hemoglobin circulating in the circulatory system is demonstrated in Example 9. In Example 9, an anemia hypoxia in muscle tissue (induced by isovolemic hemodilution with hetastarch), defined by a decrease in tissue oxygen tension measurements, was tested. Subjects were effectively treated by intravascular administration of a small amount of hemoglobin solution.

本発明の方法では、循環系の血漿相を循環するヘモグロビンから脊椎動物組織への酸素移転の結果として、少なくとも部分的に組織酸素添加が起こる。酸素添加される組織は、小さな局部的組織領域であってもよいし、手足や器官のような区分けされた組織領域であってもよく、および/ または、その脊椎動物の体じゅうの組織であってもよい。冒された組織へのRBC 流の減少によって酸素供給量が減少している組織は、組織酸素圧の減少によって測定されるところの低酸素症になることがあり、酸素供給が長時間完全に制限されるなどの極端な場合は、無酸素症にさえなりうる。   In the method of the present invention, tissue oxygenation occurs at least partially as a result of oxygen transfer from hemoglobin circulating in the plasma phase of the circulatory system to vertebrate tissue. The tissue to be oxygenated may be a small local tissue area, a segmented tissue area such as a limb or organ, and / or a tissue throughout the body of the vertebrate. May be. Tissues with reduced oxygen supply due to decreased RBC flow to the affected tissue may become hypoxic as measured by decreased tissue oxygen pressure, and oxygen supply is completely restricted for a long time In extreme cases, such as being done, anoxia can even occur.

組織低酸素症とは、その組織内の正常レベルを下回る酸素圧(酸素の分圧)の低下をいう。組織無酸素症とはその組織内に測定できる酸素分圧がない状態をいう。   Tissue hypoxia refers to a decrease in oxygen pressure (partial pressure of oxygen) below normal levels in the tissue. Tissue anoxia refers to a condition where there is no measurable oxygen partial pressure in the tissue.

組織内の酸素圧(酸素分圧)によって測定される組織酸素添加は、実施例9 に説明するように決定される。   The tissue oxygenation measured by the oxygen pressure in the tissue (oxygen partial pressure) is determined as described in Example 9.

RBC 流の局部的、区域的又は全身的減少を持つ脊椎動物は、その他の点では正常な酸素輸送系を持ってもよいし、酸素の輸送及び移転に有害な影響を与えうる付加的な異常を身体の一部又は身体全体に持ってもよい。   Vertebrates with a local, regional or systemic decrease in RBC flow may have otherwise normal oxygen transport systems or additional abnormalities that can adversely affect oxygen transport and transfer May be held on a part of the body or on the whole body.

さらに本発明の方法では、脊椎動物は、ヘモグロビンの投与前に正常血液量的血液量を持つ。正常血液量的血液量(normovolemic blood volume )とは、嘔吐、下痢、火傷又は脱水症にから派生する大量の体液損失若しくは重度の出血によって起こりうるような循環血液量減少性ショックを引き起こさない、その脊椎動物の循環系内の血液量と定義される。一般に、正常血液量的血液量は、その脊椎動物に関する正常な血液量の少なくとも約90% を含む。場合によっては、正常血液量的液量が、循環血液量減少性ショックを引き起こすことなく、正常血液量の約80% 程度しか含有しないこともある。   Furthermore, in the method of the present invention, the vertebrate has a normal blood volume before the administration of hemoglobin. Normovolemic blood volume means that it does not cause circulatory diminished shock, which can occur due to massive fluid loss or severe bleeding resulting from vomiting, diarrhea, burns or dehydration Defined as blood volume in the vertebrate circulatory system. Generally, normal blood volume includes at least about 90% of normal blood volume for that vertebrate. In some cases, the normal blood volume may contain only about 80% of the normal blood volume without causing a circulating blood volume reducing shock.

さらに、正常血液量的血液量を構成する血液は、少なくともほぼ正常な濃度のRBC を含有する。例えば、ヒトの正常血液量的血液量中の血液は、一般的には少なくとも約30% の主要血管ヘマトクリットを持つ。   Furthermore, the blood that makes up the normal blood volume contains at least a nearly normal concentration of RBC. For example, blood in a human normal blood volume typically has a major vascular hematocrit of at least about 30%.

本発明の方法において、脊椎動物がさらに、ヘモグロビンの投与前、循環系中に、正常若しくは正常より高い全身血管抵抗を持つ。正常全身血管抵抗とは、その脊椎動物に敗血症性ショックのような分布性(distributive)ショックを引き起こさない血管抵抗をいう。   In the method of the invention, the vertebrate further has normal or higher than normal systemic vascular resistance in the circulatory system prior to administration of hemoglobin. Normal systemic vascular resistance refers to vascular resistance that does not cause a distributed shock, such as septic shock, in the vertebrate.

減少赤血球流は、正常RBC 流レベルを下回る、局部的、区域的及び/ 又は全身的RBC 流のいずれの減少をも含み、「無RBC 流」状態をも含む。局部的RBC 流は、毛細血管床内の1 又はそれ以上の毛細管を通るRBC 流からなり、該毛細管は通常、局部的組織領域を酸素添加するためのRBC 流を提供する。区域的RBC 流は、手足や器官のようにより広い組織領域を酸素添加するためのRBC 流を提供する。全身的RBC 流は身体の主要循環系を通る流れであり、したがって身体全体を酸素添加するためのRBC を提供する。   Reduced erythrocyte flow includes any reduction in local, regional and / or systemic RBC flow below normal RBC flow levels, and also includes “no RBC flow” conditions. Local RBC flow consists of RBC flow through one or more capillaries in the capillary bed, which typically provides RBC flow for oxygenating local tissue regions. Regional RBC flow provides an RBC flow for oxygenating larger tissue areas such as limbs and organs. Systemic RBC flow is the flow through the body's main circulatory system, thus providing RBC to oxygenate the entire body.

本発明方法の一態様として、狭窄や血管封鎖のような循環系の部分閉塞(その量は、その部分閉塞を通過するRBC 流を減少又は排除するが、少なくともいくらかの血漿は流れ得るような量である)を持っているか将来持つ脊椎動物にヘモグロビンを投与する。ヘモグロビンの投与は、局部的又は区域的部分閉塞より遠位にある組織の組識酸素添加を増大させ、および/または、体じゅうの組識酸素添加を増大させることによって全身的部分閉塞を治療する。   In one embodiment of the method of the present invention, partial occlusion of the circulatory system, such as stenosis or vascular blockage (the amount of which reduces or eliminates RBC flow through the partial occlusion, but at least some plasma can flow Hemoglobin is administered to vertebrates who have or have a future. Administration of hemoglobin increases systemic oxygenation in tissues distal to local or regional partial occlusion and / or treats systemic partial occlusion by increasing tissue oxygenation throughout the body .

この方法において、上記部分閉塞は、そこを通って分子状ヘモグロビンのような血漿成分が冒された組識に流れることのできる少なくとも1 つの開口部を持ち、その血漿成分は約16,000ダルトン以上の分子量を持つ。上記部分閉塞は、好ましくは、そこを通って約32,000ダルトン以上の分子量を持つ血漿成分(例えば二量体型Hb)が冒された組識に流れることのできる少なくとも1 つの開口部を持つ。分子内架橋四量体型Hbのように約64,000ダルトン以上の分子量を持つ血漿成分が、その部分閉塞を通過して冒された組識に流れることができれば、より好ましい。   In this method, the partial occlusion has at least one opening through which a plasma component such as molecular hemoglobin can flow to the affected tissue, the plasma component having a molecular weight of about 16,000 daltons or greater. have. The partial occlusion preferably has at least one opening through which a plasma component having a molecular weight of about 32,000 daltons or greater (eg, dimeric Hb) can flow to the affected tissue. More preferably, plasma components having a molecular weight of about 64,000 daltons or more, such as intramolecular cross-linked tetrameric Hb, can flow through the partial occlusion to the affected tissue.

RBC はヘモグロビンよりかなり大きく、概して直径7 〜10ミクロンであるので、部分閉塞を通過するにはヘモグロビンの場合よりかなり大きな血管開口部(直径40〜100nm )を必要とする。   RBCs are much larger than hemoglobin and are typically 7-10 microns in diameter, so a much larger vessel opening (40-100 nm in diameter) is required to pass partial occlusions than does hemoglobin.

部分閉塞は、すべての組識位置や動脈、静脈、毛細血管などのすべての血管で起こりうる。さらに、大動脈弁、僧帽弁、三尖弁など、循環系内の弁も部分閉塞しうる。また、心室流出や心室の肺動脈への開口部など、心臓の室又は区画も部分閉塞しうる。   Partial occlusion can occur in all tissue locations and all blood vessels such as arteries, veins, capillaries. In addition, valves in the circulatory system, such as aortic valves, mitral valves, and tricuspid valves, can be partially occluded. A chamber or compartment of the heart can also be partially occluded, such as ventricular outflow or an opening to the pulmonary artery of the ventricle.

循環系の部分閉塞は一時的である場合もあるし、永続的である場合もあり、また再発性である場合もある。循環系部分閉塞は、血管壁欠損、疾患、損傷、血液成分の凝集、新生物、空間をふさぐ病変、感染症、異物、圧迫、薬物、機械的装置、血管収縮、血管痙攣など、種々の理由で起こりうる。   Partial occlusion of the circulatory system can be temporary, permanent, or recurrent. Partial blockage of the circulatory system is due to various reasons such as vascular wall defects, disease, damage, aggregation of blood components, neoplasms, lesions that occupy space, infections, foreign bodies, compression, drugs, mechanical devices, vasoconstriction, vasospasm, etc. Can happen.

本明細書で規定するところの循環系の狭窄とは、循環系のいずれかの導管又は管腔が狭くなることをいう。狭窄は、一般に、アテローム性動脈硬化;動脈移植による縫合線、移植又はステント用の設置接合点、血管、移植片又はステントのよじれや奇形、損傷又は侵襲的手術(例えばカテーテル法、血管形成術、血管ステント設置、人工器官、同種組識及び/ 又は自家組識の血管移植、)から治癒した組識又は傷痕になった組識などといった血管壁異常;人工弁又は人工血管などの血管プロテーゼ;新生物塊、血腫若しくは機械的手段(例えば鉗子、止血帯、加圧装置など)によるなどの圧迫;化学中毒又は薬物副作用;血管収縮;及び血管痙攣などから起こりうる。   As defined herein, stenosis of the circulatory system refers to a narrowing of any conduit or lumen of the circulatory system. Stenosis is generally associated with atherosclerosis; sutures from arterial grafts, placement junctions for grafts or stents, kinks and malformations of blood vessels, grafts or stents, injury or invasive surgery (eg catheterization, angioplasty, Vascular wall abnormalities such as vascular stent placement, artificial organs, allografts and / or self-tissue vascular grafts), healed or scarred tissues, etc .; vascular prostheses such as artificial valves or artificial blood vessels; new It can result from compression such as by biological mass, hematoma or mechanical means (eg forceps, tourniquet, pressure device, etc.); chemical poisoning or drug side effects; vasoconstriction; and vasospasm.

心臓の弁又は区画内の狭窄の例には、大動脈狭窄、ボタン穴狭窄、灰化結節性狭窄、冠状動脈口狭窄、二重大動脈狭窄、魚口僧帽弁狭窄、特発性肥厚性大動脈弁下部狭窄、漏斗部狭窄、僧坊弁狭窄、筋性大動脈弁下部狭窄、肺動脈弁狭窄、大動脈弁下部狭窄、下部狭窄、大動脈弁上部狭窄、三尖弁狭窄が含まれる。   Examples of stenosis in the heart valve or compartment include aortic stenosis, buttonhole stenosis, ashed nodular stenosis, coronary stenosis, double aortic stenosis, fish mitral stenosis, idiopathic hypertrophic aortic valve lower part Stenosis, funnel stenosis, mitral valve stenosis, muscular aortic valve stenosis, pulmonary valve stenosis, aortic valve stenosis, lower stenosis, aortic valve stenosis, tricuspid stenosis are included.

本明細書において血管封鎖とは、循環系の導管又は管腔内の封鎖と定義される。導管又は管腔の封鎖の典型例には、in situ 又は閉塞性のアテローム性物質又は斑、疾患や損傷がもたらす若しくは創傷治癒部位における血塊での血液成分(血小板、フィブリン及び/ 又はその他の細胞成分)の凝集が含まれる。血塊には、血栓症、塞栓症、極端な場合は異常凝固状態が含まれる。   As used herein, vascular blockage is defined as blockage within a circulatory conduit or lumen. Typical examples of closure of conduits or lumens include blood components (platelets, fibrin and / or other cellular components in blood clots in situ or obstructive atheromatous substances or plaques, resulting in disease or injury or at the site of wound healing. ) Aggregation. The clot includes thrombosis, embolism, and, in extreme cases, abnormal clotting.

他の血管封鎖としては、真菌感染や心糸状菌虫感染などの循環系内の微生物感染症又は高等生物感染症がもたらす封鎖がある。   Other vascular blockages include blockages caused by microbial infections or higher biological infections in the circulatory system such as fungal and cardiomycotic infections.

さらに、血管封鎖は、侵襲性医療手術中に血流を遮断するための「GELFOAM R 」吸収性ゼラチン滅菌スポンジや破損したカテーテルチップのような、循環系の導管又は管腔内に含まれる異物によっても起こりうる。 Furthermore, vascular blockade, such as "GELFOAM R" absorbable gelatin sterile sponge or damaged catheter tip for blocking blood flow during invasive medical operations, the foreign matter contained in the conduit or lumen of the circulatory system Can also happen.

本発明のもう1 つの態様として、ある組識領域にRBC を供給する機能を果たす血管集団が減少し、その結果その冒された組識に対するRBC 流が減少している、若しくはそのおそれのある脊椎動物にヘモグロビンを投与する。これにより、その投与されたヘモグロビンは、冒された組識の組識酸素添加を増大させる。血管集団の減少は、一般的には、火傷(熱、化学薬品若しくは放射線)又は侵襲性医療手術(例えば血管の除去若しくは焼灼)の結果である。   As another aspect of the present invention, the vascular population that functions to supply RBC to a tissue region is reduced, resulting in reduced or possibly RBC flow to the affected tissue. Animals are given hemoglobin. Thereby, the administered hemoglobin increases the tissue oxygenation of the affected tissue. Vascular population reduction is generally the result of burns (heat, chemicals or radiation) or invasive medical procedures (eg, removal or cauterization of blood vessels).

本発明の方法のさらなる態様として、心臓性機能不全のために全身血流が減少していて、それゆえにRBC が減少している脊椎動物にヘモグロビンを投与する。これにより、その投与されたヘモグロビンはその体じゅうの組識酸素添加を増大させる。心臓性機能不全とは、低血流状態をもたらす心臓の若しくは心臓を冒す疾患又は損傷をいい、例えば心筋梗塞、心筋虚血、心筋損傷、不整脈、心筋症、心臓神経障害及び心膜滲出などである。   In a further embodiment of the method of the present invention, hemoglobin is administered to a vertebrate that has reduced systemic blood flow due to cardiac dysfunction and therefore has reduced RBC. Thereby, the administered hemoglobin increases tissue oxygenation throughout the body. Cardiac dysfunction refers to a disease or injury that affects or affects the heart resulting in a low blood flow state, such as myocardial infarction, myocardial ischemia, myocardial damage, arrhythmia, cardiomyopathy, cardiovascular disorder, and pericardial effusion. is there.

この方法において、胎児期脊椎動物の循環系の部分閉塞は一般に、妊娠期間中の出生前発育に影響する疾患若しくは欠損の結果、又は疾患若しくは欠損の処置(例えば子宮内手術)の結果である。   In this method, partial occlusion of the circulatory system of a fetal vertebrate is generally the result of a disease or defect that affects prenatal development during pregnancy, or the treatment of a disease or defect (eg, intrauterine surgery).

ヘモグロビン溶液の血管内投与による、RBC 流が減少することにより冒された組識に対する酸素移転の改善は、組識酸素圧をベースライン値まで修復するに足る投与量のヘモグロビン溶液を血管内注入した後に起こる(実施例9 及び10で観測された)組識酸素添加の有意な増大によって立証される。   Improving oxygen transfer to tissues affected by reduced RBC flow by intravascular administration of hemoglobin solution was injected intravascularly with a dose of hemoglobin solution sufficient to restore tissue oxygen pressure to baseline values. This is evidenced by a significant increase in tissue oxygenation (observed in Examples 9 and 10) that occurs later.

本発明の方法で使用する場合、ヘモグロビンは天然のRBC に含まれるのではなく、一般に、生理学的に許容できる担体中に存在する。その担体は液体状態であることが好ましい。また、ヘモグロビンが、生理学的に許容できる担体内のヘモグロビンの生理学的に許容できる溶液又は懸濁液内に存在することが好ましい。好適なヘモグロビンとしては、そのヘモグロビンのかなりの部分が酸素を輸送転移することのできる、本明細書に記載のヘモグロビン溶液や、例えば二量体型ヘモグロビン、四量体型ヘモグロビン、分子内架橋ヘモグロビン、重合化ヘモグロビン、凍結乾燥ヘモグロビン及び/ 又は化学修飾ヘモグロビン等のその他の形態のヘモグロビンが挙げられる。脊椎動物の循環系へのヘモグロビンの投与が、その脊椎動物の低酸素組識に測定できる組識酸素圧の増大をもたらすならば、そのヘモグロビンは酸素を輸送移転する有意な能力を持つ。ヘモグロビンの少なくとも約85% が酸素を輸送移転できることが好ましい。   When used in the methods of the present invention, hemoglobin is not contained in natural RBCs but is generally present in a physiologically acceptable carrier. The carrier is preferably in a liquid state. It is also preferred that the hemoglobin is present in a physiologically acceptable solution or suspension of hemoglobin in a physiologically acceptable carrier. Suitable hemoglobins include the hemoglobin solutions described herein where a significant portion of the hemoglobin can transport and transfer oxygen, such as dimeric hemoglobin, tetrameric hemoglobin, intramolecular cross-linked hemoglobin, polymerized Other forms of hemoglobin such as hemoglobin, lyophilized hemoglobin and / or chemically modified hemoglobin are included. If administration of hemoglobin to a vertebrate circulatory system results in an increase in tissue oxygen tension that can be measured in the vertebrate hypoxic tissue, the hemoglobin has a significant ability to transport and transfer oxygen. It is preferred that at least about 85% of the hemoglobin can transport and transfer oxygen.

その他の好適なヘモグロビン溶液の例には、次に挙げるものが含まれる:安定化された2,3-ジホスホグリセリン酸レベルを持つヘモグロビン溶液(Bonhard に付与された米国特許第3,864,478 号明細書に記載されているようなもの);架橋ヘモグロビン(Mazur に付与された米国特許第3,925,344 号明細書、 Bonsen らに付与された米国特許第4,001,200 号明細書、同4,001,401 号明細書及び同4,053,590 号明細書、Morrisらに付与された米国特許第4,061,736 号明細書、又はScannon らに付与された米国特許第4,473,496 号明細書に記載されているようなもの);無ストロマヘモグロビン(Doczi に付与された米国特許第3,991,181 号明細書、Simmondsらに付与された米国特許第4,401,652 号明細書、Kothe らに付与された米国特許第4,526,715 号明細書に記載されているようなもの);多糖類と結合したヘモグロビン(Wongに付与された米国特許第4,064,118 号明細書に記載されているようなもの);ピリドキサルリン酸と縮合したヘモグロビン(Bonhard らに付与された米国特許第4,136,093 号明細書に記載されているようなもの);ジアルデヒド結合ヘモグロビン(Bonhard らに付与された米国特許第4,336,248 号明細書に記載されているようなもの);イヌリンと共有結合したヘモグロビン(Ajisaka らに付与された米国特許第4,377,512 号明細書に記載されているようなもの);ポリアルキレングリコール又はポリアルキレンオキシドと結合したヘモグロビン又はヘモグロビン誘導体(Iwashitaらに付与された米国特許第4,412,989 号明細書、Iwasaki らに付与された米国特許第4,670,417 号明細書、Nho らに付与された米国特許第5,234,903 号明細書に記載されているようなもの);無発熱原及び無ストロマヘモグロビン溶液(Bonhard らに付与された米国特許第4,439,357 号明細書に記載されているようなもの);無ストロマ非ヘムタンパク質不含ヘモグロビン(Tye に付与された米国特許第4,473,494 号明細書に記載されているようなもの);修飾架橋無ストロマヘモグロビン(Tye に付与された米国特許第4,529,719 号明細書に記載されているようなもの);無ストロマ架橋ヘモグロビン(Bucci らに付与された米国特許第4,584,130 号明細書に記載されているようなもの);α- 架橋ヘモグロビン(Walderらに付与された米国特許第4,598,064 号明細書及びRe.34,271 号に記載されているようなもの);四量体非含有重合化ピリドキシル化ヘモグロビン(Sehgalらに付与された米国特許第4,826,811 号明細書及び同5,194,590 号明細書に記載されているようなもの);安定アルデヒド重合化ヘモグロビン(Hsiaに付与された米国特許第4,857,636 号明細書に記載されているようなもの);硫酸グリコサミノグリカンに共有結合したヘモグロビン(Fellerらに付与された米国特許第4,920,194 号明細書に記載されているようなもの);反応性アルデヒド成分を持つ高分子量ポリマーと反応させた修飾ヘモグロビン(Corny に付与された米国特許第4,900,780 号明細書に記載されているようなもの);トリポリリン酸ナトリウムの存在下に架橋されたヘモグロビン(Hai らに付与された米国特許第5,128,452 号明細書に記載されているようなもの);安定ポリアルデヒド重合化ヘモグロビン(Hsiaに付与された米国特許第5,189,146 号明細書に記載されているようなもの);及びβ- 架橋ヘモグロビン(Klugerらに付与された米国特許第5,250,665 号明細書に記載されているようなもの)。   Examples of other suitable hemoglobin solutions include the following: hemoglobin solutions with stabilized 2,3-diphosphoglycerate levels (see US Pat. No. 3,864,478 to Bonhard). Cross-linked hemoglobin (US Pat. Nos. 3,925,344 to Mazur, US Pat. Nos. 4,001,200, 4,001,401, and 4,053,590 to Bonsen et al.). , As described in US Pat. No. 4,061,736 to Morris et al. Or US Pat. No. 4,473,496 to Scannon et al .; stroma hemoglobin (US patent to Doczi) 3,991,181, U.S. Pat. No. 4,401,652 to Simmonds et al., U.S. Pat. No. 4,526,715 to Kothe et al.); Combined hemoglobin (as described in US Pat. No. 4,064,118 to Wong); hemoglobin condensed with pyridoxal phosphate (described in US Pat. No. 4,136,093 to Bonhard et al. Dialdehyde-conjugated hemoglobin (as described in US Pat. No. 4,336,248 granted to Bonhard et al.); Hemoglobin covalently linked to inulin (US Patent No. granted to Ajisaka et al.) As described in US Pat. No. 4,377,512); hemoglobin or hemoglobin derivatives combined with polyalkylene glycol or polyalkylene oxide (US Pat. No. 4,412,989 to Iwashita et al., US to Iwasaki et al. No. 4,670,417, U.S. Pat.No. 5,234,903 to Nho et al. Non-pyrogenic and stroma hemoglobin solutions (as described in US Pat. No. 4,439,357 to Bonhard et al.); Stroma-free non-heme protein free hemoglobin (provided to Tye) Modified bridging-free stromal hemoglobin (such as described in U.S. Pat. No. 4,529,719 to Tye); stroma-free bridging hemoglobin (as described in US Pat. No. 4,473,494); Α-bridged hemoglobin (as described in US Pat. Nos. 4,598,064 and Re.34,271 to Walder et al.) As described in US Pat. No. 4,584,130 to Bucci et al. Tetramer-free polymerized pyridoxylated hemoglobin (as described in US Pat. Nos. 4,826,811 and 5,194,590 to Sehgal et al.). Stable aldehyde polymerized hemoglobin (as described in US Pat. No. 4,857,636 to Hsia); hemoglobin covalently linked to glycosaminoglycan sulfate (provided to Feller et al.) Modified hemoglobin reacted with a high molecular weight polymer having a reactive aldehyde component (as described in U.S. Pat. No. 4,900,780 to Corny). Hemoglobin crosslinked in the presence of sodium tripolyphosphate (as described in US Pat. No. 5,128,452 to Hai et al.); Stable polyaldehyde polymerized hemoglobin (Hsia) As described in US Pat. No. 5,189,146); and β-bridged hemoglobin (provided by Kluger et al.). Ones such as those described in U.S. Pat. No. 5,250,665).

ヘモグロビン懸濁液には、エマルジョン中のヘモグロビン又は乳化ヘモグロビン溶液が含まれる。ヘモグロビン懸濁液の例には次に挙げるものが含まれる:水非混和性両親媒性膜に封入されたヘモグロビン画分を持つヘモグロビン溶液(Djordjevich らに付与された米国特許第4,543,130 号明細書に記載されているようなもの);無ストロマヘモグロビンが添加された二水相のエマルジョン(Ecanowらに付与された米国特許第4,874,742 号明細書に記載されているようなもの);及び生理学的に適合する油中のヘモグロビン溶液の水中油中水型多重エマルジョン(Beissingerらに付与された米国特許第5,061,688 号明細書及び同5,217,648 号明細書に記載されているようなもの)。   The hemoglobin suspension includes hemoglobin in emulsion or emulsified hemoglobin solution. Examples of hemoglobin suspensions include: a hemoglobin solution with a hemoglobin fraction encapsulated in a water immiscible amphiphilic membrane (see US Pat. No. 4,543,130 to Djordjevich et al. As described); two aqueous emulsions with no stromal hemoglobin added (as described in US Pat. No. 4,874,742 to Ecanow et al.); And physiologically compatible Water-in-oil-in-water multiple emulsions of hemoglobin solutions in oils (as described in US Pat. Nos. 5,061,688 and 5,217,648 to Beissinger et al.).

好ましい態様において、本発明の方法で使用されるヘモグロビンは、本明細書に記載する重合化ヘモグロビン代用血液の形態をとる。   In a preferred embodiment, the hemoglobin used in the method of the invention takes the form of polymerized hemoglobin blood substitute as described herein.

本発明方法での使用に好ましいヘモグロビン溶液組成物、すなわち、代用血液は、0.5 エンドトキシン単位/mL 未満、酸素輸送/ 転移能の有意な減少をもたらさないメトヘモグロビン含量、約2 〜約20g Hb/dL の総ヘモグロビン濃度及び生理学的pHを有する滅菌溶液である。さらに好ましい態様では、Hb溶液が約12〜約14g Hb/dL の総ヘモグロビン濃度を持つ。好ましいHb溶液及び代用血液の例については、下記実施例で説明する。   Preferred hemoglobin solution compositions for use in the method of the present invention, i.e. blood substitutes, have a methemoglobin content of less than 0.5 endotoxin units / mL, no significant reduction in oxygen transport / metastasis capacity, from about 2 to about 20 g Hb / dL A sterile solution having a total hemoglobin concentration and physiological pH. In a further preferred embodiment, the Hb solution has a total hemoglobin concentration of about 12 to about 14 g Hb / dL. Examples of preferred Hb solutions and blood substitutes are described in the examples below.

一般に、ヘモグロビンの好適な投与量又は投与量の組み合わせは、血漿内に含まれた時に、脊椎動物血中の総ヘモグロビン濃度を約0.1 〜約10グラムHb/dL 増大させるヘモグロビン量である。ヒトについて好ましい投与量は、総ヘモグロビンを約0.5 〜約2g Hb/dL 増大させるだろう。犬について好ましい投与量は、総ヘモグロビンを約3.5g〜約4.5g Hb/kg 体重増大させるだろう。   In general, a suitable dose or combination of doses of hemoglobin is an amount of hemoglobin that, when included in plasma, increases the total hemoglobin concentration in the vertebrate blood by about 0.1 to about 10 grams Hb / dL. A preferred dosage for humans would increase total hemoglobin by about 0.5 to about 2 g Hb / dL. A preferred dosage for dogs would increase total hemoglobin by about 3.5 g to about 4.5 g Hb / kg body weight.

ヘモグロビンは、1 又はそれ以上の注射法でヘモグロビンを脊椎動物の循環系に直接的及び/ 又は間接的に注射することによって投与できる。直接的注射法の例には、静脈内注射や動脈内注射のような血管内注射及び心臓内注射が含まれる。間接的注射法の例には、ヘモグロビンがリンパ系によって循環系に輸送されるような皮下注射、腹腔内注射、套管針又はカテーテルによる骨髄への注射が含まれる。ヘモグロビンが静脈内注射で投与されることが好ましい。   Hemoglobin can be administered by directly and / or indirectly injecting hemoglobin into the vertebrate circulatory system by one or more injection methods. Examples of direct injection methods include intravascular injection such as intravenous injection or intraarterial injection and intracardiac injection. Examples of indirect injection methods include subcutaneous injection, in which hemoglobin is transported to the circulatory system by the lymphatic system, intraperitoneal injection, injection into the bone marrow with a trocar or catheter. It is preferred that hemoglobin is administered by intravenous injection.

処置される脊椎動物は、Hb溶液の注入前、注入中及び/ 又は注入後に低血液量状態、正常血液量状態又は高血液量状態のいずれであってもよい。ヘモグロビンは、例えばトップローディング(top loading )のような方法や交換法で循環系に注入することができる。   The vertebrate to be treated may be in a low blood volume state, a normal blood volume state, or a high blood volume state before, during and / or after injection of the Hb solution. Hemoglobin can be injected into the circulatory system by methods such as top loading and exchange methods, for example.

循環系の一部又は循環系全体におけるRBC 流の減少によってもたらされる脊椎動物内の低酸素組識を処置するために、ヘモグロビンを治療的に投与することができる。また、脊椎動物の組識に対するRBC 流若しくは循環系全体のRBC 流の考えうる又は予想される減少がもたらしうる脊椎動物内の組識の酸素枯渇を防止するために、ヘモグロビンを予防的に投与することもできる。部分動脈閉塞を治療的若しくは予防的に処置するためのヘモグロビンの投与、又は微小循環系における部分閉塞を処置するためのヘモグロビンの投与に関するさらなる考察は、それぞれ実施例10及び11に記載する。   Hemoglobin can be administered therapeutically to treat hypoxic tissue in vertebrates caused by a decrease in RBC flow in part or the entire circulatory system. Hemoglobin should also be administered prophylactically to prevent oxygen depletion of vertebrate tissues that could result in possible or anticipated reductions in RBC flow to vertebrate tissues or RBC flow throughout the circulatory system. You can also. Additional considerations regarding the administration of hemoglobin to treat partial arterial occlusion therapeutically or prophylactically, or the administration of hemoglobin to treat partial occlusion in the microcirculatory system are described in Examples 10 and 11, respectively.

下記実施例を参照して本発明をさらに例証する。   The invention is further illustrated with reference to the following examples.

実施例 1
安定重合化ヘモグロビン代用血液の合成
米国特許第5296465号明細書に記載されているように、ウシ全血のサンプルを集め、抗凝固剤のクエン酸ナトリウムを混合して血液溶液を得、次いでエンドトキシンレベルについて分析を行った。
Example 1
Synthesis of stable polymerized hemoglobin blood substitute As described in US Pat. No. 5,296,465, a sample of bovine whole blood is collected and mixed with the anticoagulant sodium citrate to obtain a blood solution, followed by endotoxin levels. Analysis was conducted.

それぞれの血液溶液サンプルを集めた後約2℃で維持し、次いで600メッシュのふるいでろ過して大きな凝集物及び粒子を除いた。   Each blood solution sample was collected and maintained at about 2 ° C. and then filtered through a 600 mesh screen to remove large aggregates and particles.

プールを行う(pooling)前に、それぞれの血液溶液サンプルのペニシリンレベルを、ミシガン州デトロイトのディフコから購入した測定キットを用いての、「牛乳中ペニシリン迅速検出法(Rapid Detection of Penicillin in Milk)」という名称の方法によって測定し、血液溶液サンプルのペニシリンレベルが0.008単位/mL以下であることを確認した。   Prior to pooling, the penicillin level of each blood solution sample was measured using the “Rapid Detection of Penicillin in Milk” using a measurement kit purchased from Difco, Detroit, Michigan. The blood solution sample was confirmed to have a penicillin level of 0.008 units / mL or less.

次いで、血液溶液サンプルをプールし、発熱性物質が除かれた(depyrogenated)クエン酸ナトリウム水溶液と混合して、ウシ全血中に、0.2重量%のクエン酸ナトリウムを含む溶液を得た(以下、「0.2%クエン酸ナトリウム血液溶液」)。   The blood solution samples were then pooled and mixed with pyrogenated aqueous sodium citrate solution to give a solution containing 0.2 wt% sodium citrate in whole bovine blood ( Hereinafter, “0.2% sodium citrate blood solution”).

次いで、0.2%クエン酸ナトリウム血液溶液を、800μm及び50μmのポリプロピレンフィルターに連続して通して、約50μm以上の直径の、大きな血液溶液の残渣を除去した。   The 0.2% sodium citrate blood solution was then passed sequentially through 800 μm and 50 μm polypropylene filters to remove large blood solution residues with diameters greater than about 50 μm.

次いで、RBCを洗浄して、RBCから細胞外血漿性タンパク質、例えばBSA又はIgG、を分離した。血液溶液に含まれるRBCを洗浄するために、まず最初に、ダイアフィルトレーション(diafiltration)タンクに、ダイアフィルトレーションタンクにある血液溶液と同量のろ過済みの等張液を添加して希釈した。等張液はミリポアの(カタログ番号CDUF 050 G1)10000ダルトン限外ろ過膜でろ過された。等張液は、注射用蒸留水(WFI)中に、6.0g/Lのクエン酸ナトリウム、8.0g/Lの塩化ナトリウムから構成されるものであった。   The RBC was then washed to separate extracellular plasma proteins such as BSA or IgG from the RBC. In order to wash RBC contained in the blood solution, first, dilute the diafiltration tank with the same amount of filtered isotonic solution as the blood solution in the diafiltration tank. did. The isotonic solution was filtered through a Millipore (catalog number CDUF 050 G1) 10,000 dalton ultrafiltration membrane. The isotonic solution consisted of 6.0 g / L sodium citrate and 8.0 g / L sodium chloride in distilled water for injection (WFI).

次いで、希釈された血液溶液を、0.2μmのホローファイバー(マイクロゴン クロスフロ II マイクロフィルトレーション カートリッジ(Microgon Krosflo II microfiltration cartridge))を用いてのダイアフィルター(diafilter)により、もとの体積にまで濃縮した。同時に、補充として、0.2μmのダイアフィルターによるろ過による減少速度と同じ速度で、ろ過済み等張液を連続的に添加した。ダイアフィルトレーションの間に、希釈された血液溶液の、明らかにRBCより直径が小さい成分、又は血漿等の液体成分は、ろ過によって0.2μmのダイアフィルターの壁を通過した。RBC、血小板及び希釈された血液溶液のより大きなかたまり、例えば白血球は、連続的な等張液の添加によっても残存し、そして透析された血液溶液を得た。   The diluted blood solution is then returned to its original volume by diafilter using a 0.2 μm hollow fiber (Microgon Krosflo II microfiltration cartridge). Concentrated. At the same time, as a replenishment, the filtered isotonic solution was continuously added at the same rate as the rate of decrease by filtration through a 0.2 μm diafilter. During diafiltration, components of the diluted blood solution, apparently smaller in diameter than RBC, or liquid components such as plasma, passed through the 0.2 μm diafilter wall by filtration. Larger masses of RBC, platelets and diluted blood solution, such as leukocytes, remained with the addition of a continuous isotonic solution, and a dialyzed blood solution was obtained.

RBCの洗浄の間、希釈された血液溶液を約10〜25℃の温度に、ダイアフィルターの入口の液圧を約25〜30psiに維持し、プロセスの効率化を図った。   During the RBC wash, the diluted blood solution was maintained at a temperature of about 10-25 ° C. and the fluid pressure at the inlet of the diafilter was maintained at about 25-30 psi to improve process efficiency.

ダイアフィルターによるろ過排出液の体積が、ろ過済みの等張液による希釈前の血液溶液の体積の約600%と等しくなった時点で、RBCの洗浄を終了した。   When the volume of the effluent filtered through the diafilter became equal to about 600% of the volume of the blood solution before dilution with the filtered isotonic solution, the RBC washing was terminated.

次いで、透析された血液溶液を、シャープレス スーパー セントリフュージ、モデル番号AS−16、ナンバー28リングダム(ringdam)付き、に対して毎分約4リットルの速度で連続的に供給した。遠心分離機の運転は血液溶液の供給と同時に行い、白血球及び血小板からRBCを分離した。運転の間、RBCが重いRBC相に分離するのに充分な、その一方、白血球(WBC)及び血小板の実質的な部分も軽いWBC相に分離するのに充分な回転数、具体的には約15000rpmで回転させた。RBC相の一画分とWBC相の一画分を別々に、連続的に運転の間に遠心分離機から抜き出した。   The dialyzed blood solution was then continuously fed at a rate of about 4 liters per minute against a Sharpless Supercentrifuge, model number AS-16, number 28 ring dam. The centrifuge was operated simultaneously with the blood solution supply to separate RBC from white blood cells and platelets. During operation, the RBC is sufficient to separate into a heavy RBC phase while a substantial number of white blood cells (WBC) and a substantial portion of platelets are also separated into a light WBC phase, specifically about Rotated at 15000 rpm. One fraction of the RBC phase and one fraction of the WBC phase were withdrawn from the centrifuge separately during continuous operation.

RBCの分離に続いて、RBCを溶解させてヘモグロビン含有溶液を得た。RBCの実質的な部分は、遠心分離機からRBCを排出する際に、機械的に溶解させた。遠心分離機の中からのRBC相の流れに対して、ある角度を持っているRBC相排出ラインの壁に衝突した際に、RBCの細胞膜は破裂した。それによりRBCからヘモグロビン(Hb)がRBC相へ放たれた。   Following separation of RBC, RBC was dissolved to obtain a hemoglobin-containing solution. A substantial portion of the RBC was mechanically dissolved when the RBC was discharged from the centrifuge. The RBC cell membrane ruptured when it collided against the wall of the RBC phase discharge line having an angle to the flow of the RBC phase from within the centrifuge. Thereby, hemoglobin (Hb) was released from the RBC to the RBC phase.

次いで、溶解RBC相を、排出ラインを経て静置混合機(6エレメント(elements)付きケニクス(Kenics)1/2インチ、ケミナー(Chemineer)社)へ流し出した。RBC相の静置混合機への移し換えと同時に、等量のWFIも静置混合機へ注入し、そこでWFIをRBC相と混合させた。RBC相とWFIの静置混合機への注入速度は、それぞれ毎分約0.25Lである。   The dissolved RBC phase was then drained through a discharge line to a static mixer (Kenics 1/2 inch with 6 elements, Chemineer). Simultaneously with the transfer of the RBC phase to the static mixer, an equal amount of WFI was also injected into the static mixer where the WFI was mixed with the RBC phase. The injection rate of the RBC phase and WFI into the static mixer is about 0.25 L / min.

静置混合機内でのRBC相とWFIの混合により、溶解RBCコロイドが得られた。次いで、静置混合機から、溶解RBCコロイドを、Hbを非ヘモグロビンRBC成分から分離するのに適したシャープレス スーパー セントリフュージ(モデル番号AS−16、シャープレス ディビジョン アルファ−レイバル セパレーション(Alfa−Laval Separation) インコーポレイテッド)に移した。この遠心分離機を、溶解RBCコロイドを軽いHb相と重い相に分離するのに充分な回転数で回転させた。軽い相は、HbとさらにHbの密度とほぼ等しいかより小さい非ヘモグロビン成分から構成されていた。   Dissolved RBC colloid was obtained by mixing the RBC phase and WFI in a static mixer. Then, from a static mixer, dissolved RBC colloid, Sharpless Supercent Refuge suitable for separating Hb from non-hemoglobin RBC components (model number AS-16, Sharpa Division Alpha-Laval Separation) Moved to Incorporated). The centrifuge was rotated at a speed sufficient to separate the dissolved RBC colloid into a light Hb phase and a heavy phase. The light phase consisted of non-hemoglobin components that were approximately equal to or less than the density of Hb and also Hb.

遠心分離機から、0.45μmのミリポア ペリコン カセット(Millipore Pellicon Cassette)、カタログ番号HVLP 000 C5 マイクロフィルター、を通してHb相を連続的に抜き出し、Hb精製用に用意された保持タンクに移した。次いで、細胞ストロマを保留分(retentate)とともにマイクロフィルターから保持タンクに戻した。精密ろ過の間は、保持タンクの温度を10℃以下に維持した。効率化を図るために、マイクロフィルター入口の液圧が初期の約10psiから約25psiに高まった時点で精密ろ過を終えた。次いで、精密ろ過を行ったHbをマイクロフィルターから精密ろ過用タンクに移した。   The Hb phase was continuously extracted from the centrifuge through a 0.45 μm Millipore Pellicon cassette, catalog number HVLP 000 C5 microfilter and transferred to a holding tank prepared for Hb purification. The cell stroma was then returned from the microfilter to the holding tank along with the retentate. During the microfiltration, the temperature of the holding tank was kept below 10 ° C. In order to increase efficiency, the microfiltration was finished when the liquid pressure at the inlet of the microfilter increased from about 10 psi in the initial stage to about 25 psi. Subsequently, the Hb that had undergone microfiltration was transferred from the microfilter to a microfiltration tank.

次いで、精密ろ過を行ったHbを、100000 ミリポア カタログ番号 CDUF 050 H1 限外ろ過膜に供給した。精密ろ過を行ったHbに含まれる、Hbの実質的な部分と水は100000ダルトンの限外ろ過膜を透過し、そしてHbの限外ろ過物を得、一方、約100000ダルトンを超える分子量のタンパク質等の、より大きな細胞の残渣は残存し、精密ろ過用タンクに再循環されて戻された。同時に、補充として、限外ろ過に伴う水の減少に対応して、WFIを連続的に加えた。大まかに言えば、細胞の残渣は、Hb、より小さな細胞タンパク質、電解質、補酵素及び代謝中間体有機物以外の、すべての細胞性成分及びその断片を含む。精密ろ過用タンクのHb濃度が8グラム/リットル(g/l)未満となるまで、限外ろ過を続けた。Hbの限外ろ過の際、精密ろ過用タンク内の温度は約10℃に維持した。   The Hb that was microfiltered was then fed to a 100,000 Millipore catalog number CDUF 050 H1 ultrafiltration membrane. A substantial portion of Hb and water contained in the microfiltered Hb permeate through an ultrafiltration membrane of 100,000 daltons and obtain an ultrafiltrate of Hb, while a protein with a molecular weight greater than about 100,000 daltons Etc., larger cell residues remained and were recycled back to the microfiltration tank. At the same time, WFI was continuously added as a replenishment, corresponding to the decrease in water associated with ultrafiltration. Broadly speaking, cellular residues include all cellular components and fragments thereof, except Hb, smaller cellular proteins, electrolytes, coenzymes and metabolic intermediate organics. Ultrafiltration was continued until the Hb concentration in the microfiltration tank was less than 8 grams / liter (g / l). During ultrafiltration of Hb, the temperature in the microfiltration tank was maintained at about 10 ° C.

Hbの限外ろ過物を限外ろ過タンクに移し、次いで、ここで、Hbの限外ろ過物を30000ダルトン ミリポア カタログ番号 CDUF 050 T1 限外ろ過膜に再循環させてより小さな細胞成分、例えば、電解質、補酵素、代謝中間体及び約30000ダルトンに満たないタンパク質を除き、それにより、約100g Hb/リットルの濃縮Hb溶液を得た。   The Hb ultrafiltrate is transferred to an ultrafiltration tank where the Hb ultrafiltrate is then recycled to the 30000 Dalton Millipore catalog number CDUF 050 T1 ultrafiltration membrane to produce smaller cellular components such as Excluding electrolytes, coenzymes, metabolic intermediates and proteins less than about 30000 daltons, thereby obtaining a concentrated Hb solution of about 100 g Hb / liter.

次いで、濃縮Hb溶液を、限外ろ過タンクから、並列(parallel)クロマトグラフィー用カラム(長さ2フィート、内径8インチ)の中の媒体に導き、高性能液体クロマトグラフィーによってHbを分離した。クロマトグラフィー用カラムには、Hbと非ヘモグロビンタンパク質とを分離するのに適した陰イオン交換媒体が含まれていた。この陰イオン交換媒体はシリカゲルから形成されていた。このシリカゲルは、γ−グリシドキシ プロピルトリメトキシシランに曝されて活性エポキシド基が形成され、次いでジメチルアミノエタノール(HOCH2 CH2 N(CH32)に曝されて四級アンモニウム陰イオン交換媒体が形成されたものであった。シリカゲルを処理するこの方法は、ジャーナル オブ クロマトグラフィー(Journal of Chromatography)、120:321−333(1976)に記載されている。 The concentrated Hb solution was then directed from the ultrafiltration tank to the medium in a parallel chromatography column (2 feet long, 8 inches ID) and Hb was separated by high performance liquid chromatography. The chromatographic column contained an anion exchange medium suitable for separating Hb and non-hemoglobin protein. This anion exchange medium was formed from silica gel. This silica gel is exposed to γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane to form active epoxide groups, and then exposed to dimethylaminoethanol (HOCH 2 CH 2 N (CH 3 ) 2 ) to form a quaternary ammonium anion exchange medium. It was formed. This method of treating silica gel is described in Journal of Chromatography, 120: 321-333 (1976).

それぞれのカラムを、最初の、Hbの結合を促進させる緩衝液でクロマトグラフィー用カラムを洗浄して前処理とした。4.52リットルの濃縮Hb溶液をそれぞれのクロマトグラフィー用カラムに注入した。濃縮Hb溶液の注入後、次いで、三種類の異なる緩衝液を連続的に導くことでクロマトグラフィー用カラムを洗浄し、カラム内でpH勾配を付けることによってHbをクロマトグラフィー用カラムを通じて溶出させた。使用時のそれぞれの緩衝液の温度は約12.4℃であった。クロマトグラフィー用カラムに注入する前に、予め緩衝液を10000ダルトンの限外ろ過膜に通しておいた。   Each column was pretreated by washing the chromatography column with the first buffer that promotes Hb binding. 4.52 liters of concentrated Hb solution was injected into each chromatography column. After injection of the concentrated Hb solution, the chromatographic column was then washed by sequentially introducing three different buffers and the Hb was eluted through the chromatographic column by applying a pH gradient within the column. The temperature of each buffer at the time of use was about 12.4 ° C. Prior to injection into the chromatography column, the buffer was passed through an ultrafiltration membrane of 10,000 daltons in advance.

この最初の緩衝液、20mMのトリス−ヒドロキシメチル アミノメタン(トリス)(pHは約8.4〜約9.4)によって、濃縮Hb溶液をクロマトグラフィー用カラム内の媒体に移し、Hbを結合させた。pHが約8.3の二番目の緩衝液、最初の緩衝液と三番目の緩衝液の混合物、は、次いで、混入している非ヘモグロビン成分をクロマトグラフィー用カラムから溶出させる一方、Hbは留めるようなクロマトグラフィー用カラム内のpHに調整された。二番目の緩衝液による平衡化は、カラム1本当たり毎分約3.56リットルの流速で、約30分間行った。二番目の緩衝液での溶出物は廃液として捨てた。次いで、三番目の緩衝液、50mM トリス(pHは約6.5〜約7.5)、でクロマトグラフィー用カラムからHbを溶出させた。   This initial buffer, 20 mM Tris-hydroxymethylaminomethane (Tris) (pH is about 8.4 to about 9.4) transfers the concentrated Hb solution to the medium in the chromatographic column to bind Hb. It was. The second buffer, pH 8.3, a mixture of the first and third buffers, then elutes contaminating non-hemoglobin components from the chromatographic column while retaining Hb. PH was adjusted in such a chromatography column. Equilibration with the second buffer was performed for about 30 minutes at a flow rate of about 3.56 liters per minute per column. The eluate from the second buffer was discarded as waste. The Hb was then eluted from the chromatography column with a third buffer, 50 mM Tris (pH is about 6.5 to about 7.5).

次いで、Hb溶出物を、0.22μのサルトブラン(Sartobran) カタログ番号5232507 G1PH フィルターを通してタンクに導き、そこにHb溶出物を集めた。Hb溶出物の最初の3〜4%とHb溶出物の最後の3〜4%は廃液とした。   The Hb eluate was then directed to the tank through a 0.22 μ Sartobran catalog number 5232507 G1PH filter, where the Hb eluate was collected. The first 3-4% of the Hb eluate and the last 3-4% of the Hb eluate were waste.

次いで、Hb溶出物を約100g Hb/Lに濃縮した。溶出物中のエンドトキシンが0.05EU/mLに満たず、そしてホスホリピドが3.3ナノモル/mLに満たない場合、このHb溶出物を続けて使用した。60リットルの濃縮済み高純度溶出物、濃度は100g Hb/L、に対して、9リットルの1.0M 塩化ナトリウム、20mM トリス(pH8.9)緩衝液を添加し、それにより160mMのイオン強度のHb溶液を得、Hb溶液中のHbの酸素親和性を低減させた。次いで、限外ろ過膜、具体的には10000ダルトンのミリポア ヘリコン(Helicon)、カタログ番号 CDUF050G1 フィルター、に10℃で再循環させて、Hbの濃度が110g/リットルとなるまでHb溶液を濃縮した。   The Hb eluate was then concentrated to about 100 g Hb / L. If the endotoxin in the eluate was less than 0.05 EU / mL and the phospholipid was less than 3.3 nmol / mL, this Hb eluate was used continuously. For 60 liters of concentrated high purity eluate, concentration is 100 g Hb / L, 9 liters of 1.0 M sodium chloride, 20 mM Tris (pH 8.9) buffer is added, thereby increasing the ionic strength of 160 mM. An Hb solution was obtained and the oxygen affinity of Hb in the Hb solution was reduced. The Hb solution was then concentrated until it was recirculated at 10 ° C. through an ultrafiltration membrane, specifically a 10,000 Dalton Millipore Helicon, catalog number CDUF050G1 filter, at a Hb concentration of 110 g / liter.

次いで、ヘキスト−セラネセ(Hoechst−Celanese)社 カタログ番号G−240/40)の0.05μmポリプロピレンマイクロフィルターフェイズトランスファーメンブレンに毎分12リットルでHb溶液を再循環させることで、Hb溶液のpO2 が、HbO2 の含有量で約10%のレベルに減少するまで、そのHb溶液を脱酸素化処理に付し、脱酸素化Hb溶液(以下、「脱酸素化−Hb」)を得た。同時に、チッ素ガスを毎分60リットルの流速でフェイズトランスファーメンブレンの反対側に導いた。脱酸素化処理の間は、Hb溶液の温度を約19℃〜約31℃の間に維持した。 The Hb solution was then recirculated through a 0.05 μm polypropylene microfilter phase transfer membrane from Hoechst-Celanese Cat. No. G-240 / 40) at 12 liters per minute to reduce the pO 2 of the Hb solution. The Hb solution was subjected to deoxygenation treatment until the HbO 2 content decreased to a level of about 10% to obtain a deoxygenated Hb solution (hereinafter “deoxygenated-Hb”). At the same time, nitrogen gas was introduced to the opposite side of the phase transfer membrane at a flow rate of 60 liters per minute. During the deoxygenation process, the temperature of the Hb solution was maintained between about 19 ° C and about 31 ° C.

脱酸素化処理の際にも、そしてそれに続くプロセスを通して、Hbを低酸素環境下で維持して、Hbによる酸素の吸収を極小化し、そして脱酸素化−Hb中の酸化Hb(オキシヘモグロビン又はHbO2 )の含有量を約10%に満たない程度に維持した。 During the deoxygenation process and throughout the subsequent process, Hb is maintained in a hypoxic environment to minimize the absorption of oxygen by Hb, and deoxygenation—oxidized Hb (oxyhemoglobin or HbO in Hb). The content of 2 ) was maintained at less than about 10%.

次いで、60リットルの脱酸素化−Hbを、180リットルの貯蔵緩衝液、0.2重量%のN−アセチルシステイン、33mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.8)、pO2 が50torr未満である、を用いて、限外ろ過膜に通してダイアフィルトレーションを行い、酸化安定脱酸素化−Hbを得た。脱酸素化−Hbの混合の前に、10000ダルトン ミリポア ヘリコン、カタログ番号CDUF050G1の発熱性物質除去フィルターを用いて、貯蔵緩衝液から発熱性物質を除いた。 60 liters of deoxygenated-Hb is then added to 180 liters of storage buffer, 0.2 wt% N-acetylcysteine, 33 mM sodium phosphate buffer (pH 7.8), pO 2 less than 50 torr. Were used, and diafiltration was performed through an ultrafiltration membrane to obtain oxidation stable deoxygenation-Hb. Prior to deoxygenation-Hb mixing, pyrogens were removed from the storage buffer using a pyrogen removal filter of 10,000 Dalton Millipore helicon, catalog number CDUF050G1.

限外ろ過膜を通すことによる液体の減少とほぼ同じ速度で連続的に貯蔵用緩衝液を加えた。ダイアフィルトレーションは、限外ろ過膜を通してのダイアフィルトレーションによる液体の減少量が、脱酸素化−Hbの初期の量の約3倍になるまで続けた。この原料はこの時点で保存しても良い。   Storage buffer was added continuously at approximately the same rate as the liquid was reduced by passing through an ultrafiltration membrane. Diafiltration was continued until the amount of liquid reduction by diafiltration through the ultrafiltration membrane was approximately three times the initial amount of deoxygenated-Hb. This raw material may be stored at this point.

酸化安定脱酸素化−Hbを重合化装置に移す前に、酸素を除去したWFIを重合化リアクターに加えて重合化装置の酸素を除き、酸化安定脱酸素化−Hbの酸化を防いだ。重合化装置に添加するWFIの量は、酸化安定脱酸素化−Hbを重合化リアクターに添加した時に約40g Hb/Lの濃度のHb溶液が生じる量であった。次いで、WFIを重合化装置に再循環させて、加圧したチッ素の反対側からの流れに対して、0.05μmのポリプロピレンマイクロフィルターフェイズトランスファーメンブレン(ヘキスト−セラネセ社 カタログ番号5PCM−108、80平方フィート)を通す流れによりWFIから酸素を除いた。フェイズトランスファーメンブレンを透過するWFIとチッ素ガスの流速はそれぞれ、毎分約18〜20リットル、40〜60リットルであった。   Before transferring the oxidative stable deoxygenation-Hb to the polymerization apparatus, WFI from which oxygen was removed was added to the polymerization reactor to remove the oxygen in the polymerization apparatus to prevent oxidation of the oxidative stable deoxygenation-Hb. The amount of WFI added to the polymerization apparatus was such that a Hb solution with a concentration of about 40 g Hb / L was produced when oxidation stable deoxygenation-Hb was added to the polymerization reactor. The WFI was then recirculated to the polymerization apparatus and 0.05 μm polypropylene microfilter phase transfer membrane (Hoechst-Seranese Cat. No. 5PCM-108, 80) against the flow from the opposite side of the pressurized nitrogen. The oxygen was removed from the WFI by a flow through it. The flow rates of WFI and nitrogen gas permeating the phase transfer membrane were about 18 to 20 liters and 40 to 60 liters per minute, respectively.

重合化装置のWFIのpO2 が、約2torr pO2 未満に減らされた後、重合化リアクターの頭部空間に、毎分約20リットルのチッ素を流して重合化リアクターをチッ素で覆った。次いで、酸化安定脱酸素化−Hbを重合化リアクターに移した。 After the polymerization equipment WFI pO 2 was reduced to less than about 2 torr pO 2 , the polymerization reactor was covered with nitrogen by flowing about 20 liters of nitrogen per minute into the head space of the polymerization reactor. . The oxidative stable deoxygenation-Hb was then transferred to the polymerization reactor.

Hb溶液とWFIの混合によって生じる、塩素濃度が35mM以下の12mM、pH7.8のリン酸緩衝液中で重合化が行われた。   Polymerization was performed in a phosphate buffer solution of 12 mM, pH 7.8 with a chlorine concentration of 35 mM or less, which was generated by mixing the Hb solution and WFI.

次いで、42℃の加熱条件下、6エレメント付きケニクス1−1/2インチ静置混合機(ケミナー社)を通してHb溶液を再循環させながら、酸化安定脱酸素化−HbとN−アセチルシステインを、架橋剤のグルタルアルデヒドと、具体的にはHbを1kgあたり29.4gのグルタルアルデヒドを5時間かけて、穏やかに混合し、重合化Hb(ポリ(Hb))溶液を得た。   Then, while recirculating the Hb solution through a 6-element Kenics 1-1 / 2 inch static mixer (Cheminer) under heating conditions of 42 ° C., oxidation stable deoxygenation-Hb and N-acetylcysteine were The cross-linking agent glutaraldehyde and specifically 29.4 g of glutaraldehyde per kg were gently mixed over 5 hours to obtain a polymerized Hb (poly (Hb)) solution.

酸化安定脱酸素化−Hbとグルタルアルデヒドを、静置混合機を通して再循環することにより、乱流条件下でグルタルアルデヒドと酸化安定脱酸素化−Hbとが穏やかに均一に混合し、それにより、高濃度のグルタルアルデヒドを含む脱酸素化−Hbのポケットが形成される可能性を低減させた。グルタルアルデヒドと脱酸素化−Hbとを穏やかに均一に混合することで、(分子量が500000ダルトンを超える)高分子量のポリ(Hb)の形成を抑え、さらに、重合化の間の、グルタルアルデヒドと脱酸素化−Hbとの混合をより速くさせた。   Oxidation-stable deoxygenation-Hb and glutaraldehyde are recycled through a static mixer to gently and uniformly mix glutaraldehyde and oxidation-stable deoxygenation-Hb under turbulent conditions, thereby Reduced the possibility of deoxygenated-Hb pockets containing high concentrations of glutaraldehyde. Glutaraldehyde and deoxygenated-Hb are gently and uniformly mixed to suppress the formation of high molecular weight poly (Hb) (molecular weight greater than 500,000 daltons), and further, glutaraldehyde and Mixing with deoxygenated-Hb was made faster.

加えて、Hbの重合化の際にN−アセチルシステインが存在する効果として、Hbの重合化の際にHb分子内に架橋が明確に形成された。   In addition, as an effect of the presence of N-acetylcysteine during the polymerization of Hb, a cross-link was clearly formed in the Hb molecule during the polymerization of Hb.

重合化の後、重合化リアクターのポリ(Hb)溶液の温度を下げ、約15℃〜約25℃の間の温度とした。   After polymerization, the temperature of the poly (Hb) solution in the polymerization reactor was lowered to a temperature between about 15 ° C and about 25 ° C.

次いで、限外ろ過膜にポリ(Hb)溶液を通して再循環させ、ポリ(Hb)の濃度が約85g/Lに高まるまで、ポリ(Hb)溶液を濃縮した。好ましい限外ろ過膜としては、30000ダルトン フィルター(例えば、ミリポア ヘリコン、カタログ番号CDUF050LT)である。   The poly (Hb) solution was then recirculated through the ultrafiltration membrane and the poly (Hb) solution was concentrated until the poly (Hb) concentration was increased to about 85 g / L. A preferable ultrafiltration membrane is a 30000 dalton filter (for example, Millipore helicon, catalog number CDUF050LT).

次いで、ポリ(Hb)溶液をその後、66.75gの水素化ホウ素ナトリウムと混合し、次いで、静置混合機を通して再循環を再び行った。具体的には、9リットルのポリ(Hb)溶液ごとに、0.25Mの水素化ホウ素ナトリウム溶液を1リットル加え、流速を毎分0.1〜0.12リットルとした。   The poly (Hb) solution was then mixed with 66.75 g sodium borohydride and then recirculated through a static mixer. Specifically, for every 9 liters of poly (Hb) solution, 1 liter of a 0.25M sodium borohydride solution was added, and the flow rate was 0.1 to 0.12 liters per minute.

ポリ(Hb)溶液に水素化ホウ素ナトリウムを添加する前に、ポリ(Hb)溶液のpHをpHが約10のpHに調整してアルカリ性にし、水素化ホウ素ナトリウムと水素ガスの発生を保護した。ポリ(Hb)溶液を、約215リットルの、発熱性物質と酸素が除かれた、pHが約10.4〜約10.6の12mMホウ酸ナトリウム緩衝液とダイアフィルトレーションを行って、ポリ(Hb)溶液のpHを調整した。重合化リアクターから、30kDの限外ろ過膜を通してポリ(Hb)溶液を再循環させてダイアフィルトレーションを行った。ダイアフィルトレーションによる、限外ろ過膜を通すことによる液体の減少速度とほぼ同じ速度で、ポリ(Hb)溶液へのホウ酸ナトリウム緩衝液の添加を行った。ダイアフィルトレーションによる、限外ろ過膜を通すことによる液体の減少量が重合化リアクター中のポリ(Hb)溶液の最初の量の約3倍の量となるまで、ダイアフィルトレーションを続けた。   Prior to adding sodium borohydride to the poly (Hb) solution, the pH of the poly (Hb) solution was adjusted to an alkaline pH of about 10 to protect the generation of sodium borohydride and hydrogen gas. Poly (Hb) solution is diafiltered with about 215 liters of pyrogen and oxygen removed 12 mM sodium borate buffer at a pH of about 10.4 to about 10.6. (Hb) The pH of the solution was adjusted. Diafiltration was performed by recirculating the poly (Hb) solution from the polymerization reactor through a 30 kD ultrafiltration membrane. The sodium borate buffer was added to the poly (Hb) solution at approximately the same rate as the liquid was reduced by diafiltration through an ultrafiltration membrane. Diafiltration was continued until the amount of liquid reduction through the ultrafiltration membrane by diafiltration was about three times the initial amount of poly (Hb) solution in the polymerization reactor. .

pHの調整の次に、水素化ホウ素ナトリウム溶液を重合化リアクターに添加し、ポリ(Hb)溶液中のイミン結合を還元してケトイミン結合として溶液中のポリ(Hb)を安定化させた。水素化ホウ素ナトリウムの添加の際に、重合化リアクター中のポリ(Hb)溶液を、静置混合機と0.05μmポリプロピレンマイクロフィルターフェイズトランスファーメンブレンを通して連続的に再循環させ、溶解している酸素と水素とを除いた。静置混合機を通して供給することにより、迅速にかつ効果的に水素化ホウ素ナトリウムとポリ(Hb)溶液とを混合する供給条件である、水素化ホウ素ナトリウムの乱流をも引き起こした。0.05μmフェイズトランスファーメンブレンを透過するポリ(Hb)溶液とチッ素ガスの流速はそれぞれ、毎分約2.0〜4.0リットルと毎分約12〜18リットルであった。水素化ホウ素ナトリウムの添加終了後、毎分約75回転で攪拌機の回転を続けている間、重合化リアクターでの還元は続いた。   Following pH adjustment, sodium borohydride solution was added to the polymerization reactor and the imine bonds in the poly (Hb) solution were reduced to stabilize the poly (Hb) in the solution as ketoimine bonds. During the addition of sodium borohydride, the poly (Hb) solution in the polymerization reactor was continuously recirculated through a static mixer and 0.05 μm polypropylene microfilter phase transfer membrane to dissolve dissolved oxygen and Removed hydrogen. Feeding through a static mixer also caused sodium borohydride turbulence, which is a feed condition for quickly and effectively mixing sodium borohydride and poly (Hb) solution. The flow rates of the poly (Hb) solution and nitrogen gas that permeate the 0.05 μm phase transfer membrane were about 2.0 to 4.0 liters per minute and about 12 to 18 liters per minute, respectively. After the addition of sodium borohydride, the reduction in the polymerization reactor continued while the stirrer continued to rotate at about 75 revolutions per minute.

水素化ホウ素ナトリウムの添加から約1時間後、重合化リアクターから30000ダルトンの限外ろ過膜を通して、安定ポリ(Hb)溶液の濃度が110g/Lとなるまで安定ポリ(Hb)溶液を再循環させた。ろ過され、酸素が除かれた、WFI中に27mM乳酸ナトリウム、12mM NAC、115mM塩化ナトリウム、4mM塩化カリウム、及び1.36mM塩化カルシウムが含まれたpHが小さい緩衝液(pH5.0)を用いて、30000ダルトンの限外ろ過膜を通しての、安定ポリ(Hb)溶液のダイアフィルトレーションにより、濃縮の後、pHと安定ポリ(Hb)溶液の電解質を生理的なレベルに戻し、安定重合化Hb代用血液を得た。ダイアフィルトレーションは、限外ろ過膜を経てのダイアフィルトレーションによる液体減少量が、濃縮Hb産物のダイアフィルトレーション前の量の6倍となるまで続けた。   About 1 hour after the addition of sodium borohydride, the stable poly (Hb) solution is recycled from the polymerization reactor through a 30000 dalton ultrafiltration membrane until the concentration of the stable poly (Hb) solution is 110 g / L. It was. Using a low-pH buffer (pH 5.0) containing 27 mM sodium lactate, 12 mM NAC, 115 mM sodium chloride, 4 mM potassium chloride, and 1.36 mM calcium chloride in WFI, filtered and deoxygenated By diafiltration of a stable poly (Hb) solution through an ultrafiltration membrane of 30000 daltons, after concentration, the electrolyte of the pH and stable poly (Hb) solution is returned to a physiological level to stabilize polymerized Hb Blood substitute was obtained. Diafiltration was continued until the amount of liquid reduction by diafiltration through the ultrafiltration membrane was 6 times the amount of concentrated Hb product before diafiltration.

pHと安定ポリ(Hb)溶液の電解質を生理的なレベルに戻した後、次いで、ろ過し、酸素が除かれたpHが小さい緩衝液を重合化リアクターに添加して、安定重合化ヘモグロビン代用血液を5.0g/デシリットルの濃度に希釈した。次いで、希釈された代用血液を、重合化リアクターから静置混合機及び100000ダルトンの精製用フィルターに通しての再循環により、ろ過され、酸素が除かれた、WFI中に27mM乳酸ナトリウム、12mM NAC、115mM塩化ナトリウム、4mM塩化カリウム、及び1.36mM塩化カルシウムが含まれた緩衝液(pH7.8)に対してダイアフィルトレーションを行った。ダイアフィルトレーションは、代用血液中の、解離条件下でのGPCによる修飾された四量体及び未修飾四量体の量が約10%以下となるまで続けた。   After returning the pH and stable poly (Hb) solution electrolytes to physiological levels, they are then filtered and a buffer solution with a low pH, free of oxygen, is added to the polymerization reactor to stabilize the blood Was diluted to a concentration of 5.0 g / deciliter. The diluted blood substitute was then filtered and deoxygenated by recirculation from the polymerization reactor through a static mixer and a 100,000 Dalton purification filter, 27 mM sodium lactate, 12 mM NAC in WFI. Then, diafiltration was performed on a buffer solution (pH 7.8) containing 115 mM sodium chloride, 4 mM potassium chloride, and 1.36 mM calcium chloride. Diafiltration was continued until the amount of modified and unmodified tetramers by GPC under dissociation conditions in the blood substitute was less than about 10%.

精製用フィルターは、限定された浸透ライン(a restricted permeate line)を用いて低い膜間圧の条件下で実施した。修飾された四量体Hb及び未修飾四量体Hbのほとんどが除かれた後、30000ダルトンの限外ろ過膜を通して、代用血液の濃度が130g/リットルの濃度になるまで代用血液の再循環を続けた。   The purification filter was performed under conditions of low transmembrane pressure using a limited permeate line. After most of the modified tetramer Hb and unmodified tetramer Hb have been removed, the blood substitute is recirculated through a 30000 dalton ultrafiltration membrane until the blood substitute concentration is 130 g / liter. Continued.

次いで、安定代用血液は、低酸素環境かつ酸素漏出の少ない好ましい容器に保存した。   The stable blood substitute was then stored in a preferred container with a low oxygen environment and low oxygen leakage.


実施例2
ヘモグロビン代用血液の保存
実施例1で調製し、600mLのステリコン(Stericon)パッケージに包装したヘモグロビン代用血液を、ホイルラミネートパッケージ(KAPAK 50303、以下「ホイル」と称する)、Cryvac BYV200またはCryovac P640Bパッケージで二重包装した。KAPAK 50303およびCryovac BYV200容器は、前記に詳述している。Cryovac P640Bは、0.6mmのサラン(Saran)被覆した二軸方向性ナイロン層、0.1mmの粘着剤層および2.0mmの直鎖状低密度ポリエチレン密封層からなるラミネート材質である。該材質の酸素透過性は、24時間/気圧/72°F/0%湿度で、約8〜15cc/100スクエア(sq.)である。包装された代用血液を、N−アセチル−L−システイン(NAC)、ビス−N−アセチル−L−(HbO2 )およびメトヘモグロビン(metHb)の濃度および/またはレベルを定時的にサンプリングして、室温で約418日間維持した。結果を以下の表IIに示す。

Example 2
Storage of hemoglobin blood substitute Blood hemoglobin blood substitute prepared in Example 1 and packaged in a 600 mL Stericon package is stored in foil laminate package (KAPAK 50303, hereinafter referred to as “foil”), Cryvac BYV200 or Cryovac P640B package. Heavyly packaged. KAPAK 50303 and Cryovac BYV 200 containers are detailed above. Cryovac P640B is a laminate material consisting of a 0.6 mm Saran coated biaxial nylon layer, a 0.1 mm adhesive layer and a 2.0 mm linear low density polyethylene sealing layer. The oxygen permeability of the material is about 8-15 cc / 100 square (sq.) At 24 hours / atmospheric pressure / 72 ° F./0% humidity. The packaged blood substitute is periodically sampled for N-acetyl-L-cysteine (NAC), bis-N-acetyl-L- (HbO 2 ) and methemoglobin (metHb) concentrations and / or levels, Maintained at room temperature for about 418 days. The results are shown in Table II below.

ヘモグロビン代用血液がホイルラミネートパッケージ(KAPAK 50303)で二重包装された前記実験を本質的に繰り返した。包装された代用血液を、N−アセチル−L−システイン(NAC)、ビス−N−アセチル−L−システイン(NAC2 )、全Hb(THb)、酸化型ヘモグロビン(HbO2)およびメトヘモグロビン(metHb)の濃度および/またはレベルを定時的にサンプリングして、室温で約24ヶ月間維持した。結果を以下の表III に示す。 The experiment was essentially repeated with hemoglobin blood substitute double packaged in a foil laminate package (KAPAK 50303). The packaged blood substitute was divided into N-acetyl-L-cysteine (NAC), bis-N-acetyl-L-cysteine (NAC 2 ), total Hb (THb), oxidized hemoglobin (HbO 2 ) and methemoglobin (metHb). ) Was periodically sampled and maintained at room temperature for about 24 months. The results are shown in Table III below.

実施例3
重合化ヘモグロビン分析
ヘモグロビン製剤中のエンドトキシン濃度は、マサチューセッツ州、ウッズホール(Woods Hole)、ケープコッド(Cape Cod)の提携者、レビン(J.Levin)ら,J.Lab.Clin.Med.,75:903−911(1970)により開発された「Kinetic/Turbidimetric LAL 5000 Methodology」方法により決定される。当業者に公知の様々な方法が、特異的細胞膜蛋白質または糖脂質に対する例えば、沈降アッセイ、イムノブロッティング、酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)等を用いて、いかなる微量のストロマに対しても試験した。
Example 3
Polymerized Hemoglobin Analysis Endotoxin concentrations in hemoglobin formulations were determined according to J. Levin et al., J. Levin et al., An affiliate of Woods Hole, Mass., Cape Cod. Lab. Clin. Med. 75: 903-911 (1970), “Kinetic / Turbidimetric LAL 5000 Methodology” method. Various methods known to those skilled in the art were tested against any trace amount of stroma using, for example, precipitation assays, immunoblotting, enzyme linked immunosorbent assays (ELISA), etc., for specific cell membrane proteins or glycolipids.

微粒子の計測を、「注入における微粒子物質:単回投与注入に対する大量注入」、U.S.Pharmacopeia,22:1596,1990の方法により決定した。   Fine particle counts are described in “Particulate Matter in Injection: Mass Injection vs. Single Dose Injection”, U.S. Pat. S. Pharmacopeia, 22: 1596, 1990.

グルタルアルデヒド濃度を決定するために、400μlのヘモグロビン製剤の標本試料をジニトロフェニルヒドラジンで誘導し、それから、100μlの誘導溶液のアリコートを、27℃、速度1ml/分、勾配によりYMC AQ−303 ODSカラムに注入した。勾配は、2つの移動層、水中0.1%トリフルオロ酢酸(TFA)およびアセトニトリル中0.08% TFAからなっていた。勾配流は、6.0分間の一定の60%のアセトニトリル中0.08% TFA、12分間以上の85%のアセトニトリル中0.08% TFAへの直線勾配、4分間以上の100%のアセトニトリル中0.08% TFAへの直線勾配、2分間の100%のアセトニトリル中0.08% TFAでの保持および45%の水中0.1%TFAでの再平衡化からなる。紫外線検出を360nmで測定した。   To determine the glutaraldehyde concentration, a sample sample of 400 μl of hemoglobin formulation was induced with dinitrophenylhydrazine, and then an aliquot of 100 μl of the induction solution was added to the YMC AQ-303 ODS column by gradient at 27 ° C., rate 1 ml / min. Injected into. The gradient consisted of two moving beds, 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) in water and 0.08% TFA in acetonitrile. Gradient flow was 0.08% TFA in constant 60% acetonitrile for 6.0 minutes, linear gradient to 0.08% TFA in 85% acetonitrile over 12 minutes in 100% acetonitrile over 4 minutes. Consists of a linear gradient to 0.08% TFA, 2 min retention with 0.08% TFA in 100% acetonitrile and re-equilibration with 0.1% TFA in 45% water. Ultraviolet detection was measured at 360 nm.

NAC濃度を決定するために、ヘモグロビン製剤のアリコートを脱気リン酸ナトリウム水溶液で1:100に希釈し、50μlを勾配を有するYMC AQ−303 ODSカラムに注入した。勾配緩衝液は、リン酸ナトリウム水溶液および0.05% TFAを含む水中の80%アセトニトリルの混合物からなっていた。勾配流は、15分間のリン酸ナトリウム水溶液を100%、それから5分間以上の80%アセトニトリルおよび0.05% TFAの混合物を100%への直線勾配、5分間の保持からなっていた。それから、システムを20分間100%リン酸ナトリウムで再平衡化した。   To determine the NAC concentration, an aliquot of the hemoglobin formulation was diluted 1: 100 with degassed aqueous sodium phosphate and 50 μl was injected onto a gradient YMC AQ-303 ODS column. The gradient buffer consisted of a mixture of 80% acetonitrile in water with aqueous sodium phosphate and 0.05% TFA. The gradient flow consisted of a 100% aqueous solution of sodium phosphate for 15 minutes, then a linear gradient to 100% of a mixture of 80% acetonitrile and 0.05% TFA for 5 minutes or more, and a 5 minute hold. The system was then re-equilibrated with 100% sodium phosphate for 20 minutes.

リン脂質分析を以下の2つの論文に含まれる方法に基づいた方法により行なった:コラロビック(Kolarovic)ら,「A Comparison of Extraction Methods for the Isolation of Phospholipids from Biological Sources」,Anal.Biochem.,156:224−250,1986およびダック−チョン(Duck−Chong,C.G.),「A Rapid Sensitive Method for Determining Phospholipid Phosphorus Involving Digestion With Magnesium Nitrate」,Lipids,14:492−497,1979。   Phospholipid analysis was performed by a method based on the method contained in the following two papers: Kolarovic et al., “A Comparison of Extraction Methods for the Phospholipids from Biologics. Biologics. Biochem. 156: 224-250, 1986 and Duck-Chong, C.G., “A Rapid Sensitive Method for Determining Phosphorid Phosphorus Involving Digestion, 49N19”.

浸透度をマサチューセッツ州、ニードハム(Needham)、アドバンスト インストルメント(Advanced Instruments)社製、Advanced Cryomatic Osmometer、Model #3C2での分析により決定した。   The penetrance was determined by analysis on Needham, Massachusetts, Advanced Instruments, Advanced Cryomatic Osmometer, Model # 3C2.

全ヘモグロビン、メトヘモグロビンおよびオキシヘモグロビン濃度を、マサチューセッツ州、レキシントン、インストルメンテーションラボラトリー(Instrumentation Laboratory)製のCo−Oximeter Model #482により決定した。   Total hemoglobin, methemoglobin and oxyhemoglobin concentrations were determined by Co-Oximator Model # 482 from Instrumentation Laboratory, Lexington, Massachusetts.

Na+ 、K+ 、Cl- 、Ca++、pO2 濃度を、マサチューセッツ州、ウォールサム、ノバ バイオメディカル コーポレーション(Nova Biomedical Corporation)製、Novastat Profile 4により決定した。 Na + , K + , Cl , Ca ++ , and pO 2 concentrations were determined by Novastat Profile 4, manufactured by Nova Biomedical Corporation, Walsum, Massachusetts.

酸素結合定数、P50を、ペンシルバニア州、サウスハンプトン、TCSコーポレーション製、Hemox−Analyzerにより決定した。 The oxygen binding constant, P 50 , was determined by a Hemox-Analyzer, manufactured by TCS Corporation, Southampton, Pa.

温度およびpHを当業者に公知の標準的な方法により決定した。   Temperature and pH were determined by standard methods known to those skilled in the art.

分子量(M.W.)を解離条件下でヘモグロビン製剤についてゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を行うことにより決定した。ヘモグロビン製剤の標本試料を分子量分布に対して分析した。ヘモグロビン製剤を、50mM Bis−Tris(pH 6.5)、750mM MgCl2 、および0.1mM EDTAの移動層中で4mg/mlに希釈した。この緩衝液は、ポリ(Hb)からHb四量体を二量体に解離させ、この二量体は分子内または分子間架橋を通じて他のHb二量体と架橋しなかった。希釈試料をTosoHaas G3000SWカラムに注入した。流速は、0.5ml/分であり、紫外線検出を280nmで記録した。 Molecular weight (M.W.) was determined by performing gel permeation chromatography (GPC) on hemoglobin formulations under dissociation conditions. Samples of hemoglobin preparations were analyzed for molecular weight distribution. Hemoglobin preparations, 50mM Bis-Tris (pH 6.5 ), diluted to 4 mg / ml in mobile phase in 750 mM MgCl 2, and 0.1 mM EDTA. This buffer dissociated the Hb tetramer from poly (Hb) into dimers, which did not crosslink with other Hb dimers through intramolecular or intermolecular crosslinking. The diluted sample was injected onto a TosoHaas G3000SW column. The flow rate was 0.5 ml / min and UV detection was recorded at 280 nm.

本発明の方法にしたがって生成した、獣(OXYGLOBINTM)およびヒト(HEMOPURETM2)Hb代用血液についての上記試験の結果を、それぞれ表IVおよびVに要約した。 The results of the above tests for beast (OXYGLOBIN ) and human (HEMOPURE 2) Hb blood substitutes generated according to the method of the present invention are summarized in Tables IV and V, respectively.

さらに、本方法にしたがって製造した代用血液の評価により、該代用血液が一般的な安全性試験を十分満たすことも示された。一般的な安全性試験において、2匹のマウスおよび2匹のモルモットに代用血液を注射し、その後試験動物を7日間監視した。代用血液を注射したいずれの動物も体重の増加、体重の減少または死亡を示さず、それにより代用血液の一般的な安全性が立証された。   Furthermore, the evaluation of blood substitutes produced according to the present method has shown that the blood substitutes sufficiently satisfy general safety tests. In a general safety study, 2 mice and 2 guinea pigs were injected with blood substitute, and then the test animals were monitored for 7 days. None of the animals injected with blood substitute showed weight gain, weight loss or death, thereby demonstrating the general safety of blood substitute.


実施例4
安定重合化ヘモグロビン代用血液の安定性分析
本発明の方法にしたがって製造された重合化ヘモグロビン代用血液の安定性を、様々な保存温度で24ヶ月間以上評価した。評価された具体的保存温度は2〜8℃、室温(約25℃)、37℃であった。2〜8℃および室温(RT)での保存にとって、安定性の結果(表VIに提供)は、代用血液が代用血液の組成において些細な変化のみで2年間安定であったことを示す。さらに、37℃での保存に対して、代用血液は1年以上の間安定であった。37℃で18ヵ月間保存した代用血液は、しかしながら、25μで5粒子/mlより少なく、500,000ダルトン以上の分子量のHbが11%以上であることを示した。

Example 4
Stability analysis of stable polymerized hemoglobin blood substitutes The stability of polymerized hemoglobin blood substitutes prepared according to the method of the present invention was evaluated over 24 months at various storage temperatures. The specific storage temperatures evaluated were 2-8 ° C, room temperature (about 25 ° C), 37 ° C. For storage at 2-8 ° C. and room temperature (RT), the stability results (provided in Table VI) indicate that the blood substitute was stable for 2 years with only minor changes in the composition of the blood substitute. In addition, blood substitutes were stable for more than a year for storage at 37 ° C. Blood substitutes stored at 37 ° C. for 18 months, however, showed less than 5 particles / ml at 25μ and a Hb with a molecular weight of 500,000 daltons or more of 11% or more.

これらの分析において、全ヘモグロビン、メトヘモグロビンおよびオキシヘモグロビン濃度を、マサチューセッツ州、レキシントン、インストルメンテーションラボラトリーのCo−Oximeter Model #482により決定した。   In these analyses, total hemoglobin, methemoglobin and oxyhemoglobin concentrations were determined by Co-Oximeter Model # 482, Instrumentation Laboratory, Lexington, Massachusetts.

さらに、分子量を、代用血液について高速サイズ排除クロマトグラフィー(HPSEC)を行うことにより決定した。代用血液の標本試料を分子量分布について分析した。ヘモグロビン製剤を、50mM Bis−Tris(pH 6.5)、750mM MgCl2 、および0.1mM EDTAの移動層中で4mg/mlに希釈した。希釈試料をHPLC TosoHaas G3000SWカラムに注入した。流速は0.5mL/分で、紫外線検出は@280nmでセットした。 In addition, molecular weight was determined by performing high-speed size exclusion chromatography (HPSEC) on the blood substitute. Blood sample specimens were analyzed for molecular weight distribution. Hemoglobin preparations, 50mM Bis-Tris (pH 6.5 ), diluted to 4 mg / ml in mobile phase in 750 mM MgCl 2, and 0.1 mM EDTA. The diluted sample was injected onto an HPLC TosoHaas G3000SW column. The flow rate was 0.5 mL / min and UV detection was set at @ 280 nm.

パッケージの完全さを、代用血液を含むパッケージの漏れについて視覚点検を行うことにより評価した。   Package integrity was assessed by visual inspection for leakage of the package containing blood substitute.


実施例5
イヌ科動物におけるIn Vivo腫脹効果の決定
本研究の目的は、トップローディング投与に続く血漿体積の拡大を測定することにより脾臓摘出ビーグル犬における獣(OXYGLOBINTM)Hb代用血液のin vivo腫脹効果、特に投与されたヘモグロビンのグラムあたりの血管内空間に吸い込まれた水の体積を決定することである。さらに、10% Dextran 40および0.9% 生理食塩水であるファルマシア(Pharmacia)により製造された(RHEOMACRODEXTM−Saline)の比較投与も決定した。

Example 5
Determination of In Vivo Swelling Effects in Canines The purpose of this study was to determine the in vivo swelling effects of beast (OXYGLOBIN ) Hb blood substitutes in splenectomized beagle dogs by measuring plasma volume expansion following toploading administration, in particular The volume of water drawn into the intravascular space per gram of administered hemoglobin is determined. In addition, comparative administration of 10% Dextran 40 and 0.9% saline (RHEOMACRODEX -Saline) manufactured by Pharmacia was also determined.

2匹のイヌを、規則的な健康スクリーニングおよび少なくとも4週間の環境順応期間の後、この研究に参加させた。イヌを処理の少なくとも3日前に脾臓摘出した。それらを、アトロピンおよびメペリジンHClの組み合わせで前麻酔し、イソフルランの吸入により麻酔した。乳酸化リンガー溶液を外科的方法により10〜20ml/kg/時間で注入した。   Two dogs were allowed to participate in the study after regular health screening and an environmental adaptation period of at least 4 weeks. Dogs were splenectomized at least 3 days prior to treatment. They were pre-anesthetized with a combination of atropine and meperidine HCl and anesthetized by inhalation of isoflurane. The lactated Ringer solution was injected at 10-20 ml / kg / hour by a surgical method.

イヌは使い捨て頭部カテーテルを経由して20ml/kg/時間でHb代用血液(40ml/kg)を受けた。ヘマトクリットの最下点が達成されるまで、ヘマトクリットを投与前、投与後1/4、1/2、1、2、3、4時間またはそれ以後に測定した。   The dog received Hb blood substitute (40 ml / kg) at 20 ml / kg / hour via a disposable head catheter. Hematocrit was measured before administration, 1/4, 1/2, 1, 2, 3, 4 hours or later after administration until the lowest hematocrit was achieved.

イヌを脾臓摘出して、投与後の血漿体積の変化の正確な測定をさせるために一定の血漿体積およびRBC質量を確定した。   Dogs were splenectomized to establish a constant plasma volume and RBC mass to allow an accurate measurement of changes in plasma volume after administration.

血漿体積における変化の計算を以下の式を用いて行った:
The change in plasma volume was calculated using the following formula:

式中、PVは血漿体積、Hct1 は開始ヘマトクリット、およびHct2 は最終ヘマトクリットである。この計算は、循環血液体積中のRBCの数および平均血球体積が一定のままであると仮定して、ヘマトクリットの変化に基づいていた。 Where PV is the plasma volume, Hct 1 is the starting hematocrit, and Hct 2 is the final hematocrit. This calculation was based on the change in hematocrit, assuming that the number of RBCs in the circulating blood volume and the average blood cell volume remained constant.

表VIIに表されているように、ヘマトクリットの最下点は両方のイヌにおいて投与の2時間後に起こった。平均血球体積(MCV)は研究を通じて安定なままであった。   As shown in Table VII, the hematocrit nadir occurred in both dogs 2 hours after dosing. Mean blood cell volume (MCV) remained stable throughout the study.

投与後血管内に吸い込まれた液体の体積は、イヌ3503Cおよび14雄に対して、それぞれ6ml/gヘモグロビンおよび9ml/gヘモグロビンであった。合成コロイド溶液(RheomacrodexR −Saline)の投与を、同様の腫脹効果を起こす投与に基づいて計算した。Rheomacrodexは、静脈内投与されたグラム当たり間隙から約22mlの液体を吸引する。 The volume of fluid drawn into the blood vessels after administration was 6 ml / g hemoglobin and 9 ml / g hemoglobin for dogs 3503C and 14 males, respectively. Administration of synthetic colloid solution (Rheomacrodex R -Saline), was calculated based on the administration to cause similar swelling effect. Rheomacrodex aspirates approximately 22 ml of fluid from a gap per gram administered intravenously.

Rheomacrodexの計算された比較投与は、30ml/kgおよび15ml/kgHb代用血液に対して、それぞれ、14ml/kgおよび7ml/kgであった。   The calculated comparative doses of Rheomacrodex were 14 ml and 7 ml / kg for 30 ml / kg and 15 ml / kg Hb blood substitutes, respectively.

(OxyglobinTM)Hb代用血液により血管内に吸い込まれた液体の体積は8ml H2 O/グラム ヘモグロビンであった。投与の体積は30ml/kgであり、投与におけるヘモグロビンの濃度は13g/dlであったので、投与あたりのヘモグロビンの全量は3.9g/kgであり、Hb代用血液による投与あたりの血管内空間に吸引された液体の全体積は31.2mlであった。 The volume of fluid drawn into the blood vessel by (Oxyglobin ) Hb blood substitute was 8 ml H 2 O / gram hemoglobin. Since the volume of administration was 30 ml / kg and the concentration of hemoglobin in the administration was 13 g / dl, the total amount of hemoglobin per administration was 3.9 g / kg, and it was found in the intravascular space per administration with Hb blood substitute. The total volume of liquid sucked was 31.2 ml.

合成コロイド溶液は、Dextranのグラムあたり約22mlの水に吸い込まれる。Hb代用血液の比較投与あたりのコロイド溶液におけるDextranの全量は1.4gであった。したがって、コロイド溶液の比較投与あたりの血管内空間に吸い込まれた液体の全量は14mlである。   The synthetic colloid solution is drawn into about 22 ml of water per gram of Dextran. The total amount of Dextran in the colloidal solution per comparative administration of Hb blood substitute was 1.4 g. Therefore, the total volume of liquid drawn into the intravascular space per comparative administration of colloidal solution is 14 ml.


実施例6
イヌ用量応答研究
急性正常血液量血液希釈後、60分および24時間の脾臓摘出したビーグル犬におけるイヌ赤血球ヘモグロビンおよび酸素運搬に関連した、動脈酸素含有量に関して、10%デキストラン40および0.9%生理食塩水である(レオマクロデックス(RHEOMACRODEX)−生理食塩水、Pharmacia製)合成コロイド溶液と比較し、本発明の(OXYGLOBINTM)Hb代用血液の薬剤効果および獣医的薬剤応答を決定するために、この研究を行なった。

Example 6
Dog Dose Response Study Acute normal blood volume 10% dextran 40 and 0.9% physiology with respect to arterial oxygen content related to canine erythrocyte hemoglobin and oxygen delivery in beagle dogs splenectomized 60 min and 24 h after hemodilution To determine the drug effect and veterinary drug response of the (OXYGLOBIN ) Hb blood substitute of the present invention as compared to a synthetic colloidal solution (RHEMACRODEX-saline, from Pharmacia) which is saline. This study was conducted.

急性正常血液量血液希釈は、外科的な失血による貧血の臨床的な状況に似せた実験モデルである。重度の貧血(Hct=9%、Hb=3g/dl)をこの方法により作り出し、酸素運搬の絶対必要量を維持した。酸素運搬および酸素含有量は、大量出血ですぐに減少する。   Acute normal blood volume hemodilution is an experimental model that mimics the clinical situation of anemia due to surgical blood loss. Severe anemia (Hct = 9%, Hb = 3 g / dl) was created by this method to maintain the absolute requirement for oxygen delivery. Oxygen transport and oxygen content decrease quickly with massive bleeding.

正常血液量希釈モデルを開発する際に、対照イヌに生じたような体積拡大のみにより、またはヘモグロビン溶液で処理したイヌに生じたような動脈酸素含有量の増加に関連した体積拡大により酸素運搬を回復する治療法は、結果として死ぬような血圧と心臓血液搏出量の不可逆的な減少を避けるために、約10分以内に、ヘマトクリットを9%にしなければならないことがわかった。   In developing a normal blood volume dilution model, oxygen delivery can be achieved only by volume expansion as occurs in control dogs or by volume expansion associated with increased arterial oxygen content as occurs in dogs treated with hemoglobin solution. It was found that the recovering therapy should have a hematocrit of 9% within about 10 minutes to avoid irreversible reductions in blood pressure and cardiac blood output resulting in death.

目標ヘマトクリットに到達する5分以内に、その血液体積をデキストラン40溶液で広げたにもかかわらず、本研究における12匹の対照イヌのうち2匹が投与の間または後に死んだ。これらのイヌの死は、激しい急性失血の臨床的状態を繰り返す実験モデルの厳しさを反映している。   Within 5 minutes of reaching the target hematocrit, two of the 12 control dogs in this study died during or after dosing despite expanding their blood volume with dextran 40 solution. The death of these dogs reflects the severity of experimental models that repeat the clinical state of severe acute blood loss.

通常の健康スキャニングおよび少なくとも4週間の新環境順応期間の後に、30匹のイヌを本研究に投入した。治療法を、3つのイヌの応答(A、BおよびC)を用いてずらし、各応答に、1匹のイヌ/性別/群を含めた。イヌを無作為に治療第1日の32日前で5群(3匹のオスおよび3匹のメスからなる6匹のイヌ/群)に割り当てた。イヌを、群間で同等の分配ができるような方法を用いて、体重に基づく乱塊法によりそれぞれの群に割り当てた。オスおよびメスを別々に無作為化した。異常な臨床的徴候または臨床病理データ等の許容外な前処理データを持ついかなるイヌをも、同じ環境条件下で維持した予備のイヌと置き換えた。   After normal health scanning and a period of at least 4 weeks of acclimatization, 30 dogs were entered into the study. Treatment was shifted using 3 dog responses (A, B and C), and each response included one dog / sex / group. Dogs were randomly assigned to 5 groups (6 dogs / group consisting of 3 males and 3 females) 32 days before the first treatment day. Dogs were assigned to each group by the body mass-based random block method, using a method that allowed for equal distribution between groups. Males and females were randomized separately. Any dog with unacceptable pretreatment data such as abnormal clinical signs or clinicopathological data was replaced with a spare dog maintained under the same environmental conditions.

試験物/対照物に1回の静脈内注入により処理した。注入の割合を注入ポンプで調整した。実際の1時間あたりの注入体積は、各イヌの最も最近の体重に依存した。   The test article / control article was treated by a single intravenous infusion. The rate of infusion was adjusted with an infusion pump. The actual hourly injection volume was dependent on the most recent body weight of each dog.

ヘモグロビン溶液の最高投与量は、正常血液量(normovolemic)をもつイヌにおける体積拡大による急性心臓血管効果の安全上限値に基づいた。中程度の投与量を、投与応答曲線の形状を決めるために選択した。最低投与量は、イヌにおける体積および血流力学の効果により決定される臨床的に適切な投与の下限値に基づいた。   The maximum dose of hemoglobin solution was based on the safe upper limit of acute cardiovascular effects due to volume expansion in dogs with normal blood volume. A moderate dose was selected to determine the shape of the dose response curve. The minimum dose was based on a clinically relevant lower limit of dose determined by volume and hemodynamic effects in dogs.

脾臓萎縮による増加した循環系RBC量が実験モデルへ影響するのを避けるために、治療の少なくとも7日前に各イヌに脾臓摘出を施した。ヘモグロビン溶液による治療当日に、各イヌをイソフルランの吸入で麻酔し、1回呼吸体積が20〜25ml/kgである部屋の空気を用い、機械的に換気をした。この工程の間、動脈pCO2 を約40mmHgに維持するように換気の割合を調整した。イソフルランの内部(薬物)有効期消滅(end−expired)濃度を測定し、イヌどうしの間で麻酔水準が有効である対照を提供するように制御した。血流力学的機能および酸素輸送パラメーターの測定のために、イヌに機械を備えつけた。肺動脈内の流れの方向に沿ったカテーテルの配置を、血圧分析および血圧トレーシングにより確認した。熱希釈心臓血液搏出量能を有する2管腔カテーテルを、血圧測定および血液投与中止用の動脈系を提供するために大腿部動脈に配置した。体積置換および試験物/対照物投与用に、カテーテルを頭部静脈内、またはもし必要なら他の静脈内に配置した。 To avoid the increased circulatory RBC levels due to spleen atrophy affecting the experimental model, each dog was splenectomized at least 7 days prior to treatment. On the day of treatment with the hemoglobin solution, each dog was anesthetized by inhalation of isoflurane and mechanically ventilated using room air with a tidal volume of 20-25 ml / kg. During this process, the rate of ventilation was adjusted to maintain arterial pCO 2 at about 40 mmHg. The internal (drug) end-expired concentration of isoflurane was measured and controlled to provide a control where the anesthesia level was effective between dogs. The dog was equipped with a machine for measurement of hemodynamic function and oxygen transport parameters. The placement of the catheter along the direction of flow in the pulmonary artery was confirmed by blood pressure analysis and blood pressure tracing. A two-lumen catheter with thermodiluted cardiac blood output capacity was placed in the femoral artery to provide an arterial system for blood pressure measurement and blood withdrawal. For volume replacement and test / control administration, the catheter was placed in the head vein or, if necessary, other veins.

各イヌは、手術の1日前に予防のために、および脾臓摘出後3日間、1日1回抗生物質(プロカインペニシリンG)の筋肉内注射を受けた。V−スポリン、局所的抗生物質(ポリミキシンB、バシトラシン、ネオマイシン)を必要に応じ、1日1回手術部に適用した。   Each dog received an intramuscular injection of antibiotic (procaine penicillin G) once daily for prophylaxis 1 day before surgery and for 3 days after splenectomy. V-sporin and topical antibiotics (polymyxin B, bacitracin, neomycin) were applied to the surgical site once a day as needed.

機械を備えつけた後、約40mmHgのpCO2 に達する血流力学安定性および基準線測定値の収集を行なった。それから、イヌから採血し同時に約1.6〜2.3倍量の乳酸化Ringer’s溶液で投与中止し、等容量の(isovolemic)状態を維持することで、急性正常血液量希釈のモデルを作製した。ほぼ基準値で肺動脈楔入圧を維持することで、等容量な状態を達成した。ヘモグロビン濃度が約30g/l(3.0g/dl)になるまで、血液投与中止/体積置換を約45〜90分で行なった。乳酸化Ringer’s溶液を、重力静脈内セットおよび注入バッグ周辺の加圧帯を用いて、急速に注入した。もし、急性貧血の誘導後および投与開始より先5分間より多く、動脈最大血圧が50mmHg以下であるなら、そのイヌを却下し、同じ環境条件下に維持されている予備のイヌとかえた。 After the machine was installed, hemodynamic stability and baseline measurements were collected to reach a pCO 2 of about 40 mmHg. Then, blood samples were collected from dogs and stopped at the same time with about 1.6 to 2.3 times the amount of lactated Ringer's solution. By maintaining an isovolumetric state, an acute normal blood volume dilution model was developed. Produced. By maintaining the pulmonary artery wedge pressure almost at the reference value, an equal volume state was achieved. Blood dosing / volume replacement was performed at about 45-90 minutes until the hemoglobin concentration was about 30 g / l (3.0 g / dl). Lactated Ringer's solution was rapidly infused using a gravity vein set and a pressure band around the infusion bag. If after induction of acute anemia and more than 5 minutes prior to the start of administration and the arterial maximum blood pressure is 50 mmHg or less, the dog was rejected and replaced with a spare dog maintained under the same environmental conditions.

コロイド対照とヘモグロビン溶液の投与を表VIIIに示すように行った。血流力学測定を採血前、投与前、投与直後、および投与後60分および24時間で行った。60分後測定の後、イヌを麻酔から回復させ、再び血流力学測定のために機械を備えつけ、投与後24時間で行った。   Administration of the colloidal control and hemoglobin solution was performed as shown in Table VIII. Hemodynamic measurements were taken before blood collection, before administration, immediately after administration, and 60 minutes and 24 hours after administration. After measurement after 60 minutes, the dog was allowed to recover from anesthesia and again equipped with a machine for hemodynamic measurements, 24 hours after administration.

共変量として採血前または投与前どちらかの値を用いて、分散分析(ANOVA)または共分散分析(ANCOVA)により、全ての血流力学パラメーターを統計学的に分析した。投与した溶液の体積の効果、Hb代用血液の効果(薬剤効果)およびHb代用血液の投与応答(投与効果)を試験するために、特定の線型対比を構成した。これらの試験を、試験群間での差が0.05レベルで統計学的に有意であるとするパラメーターのみについて行った。各群について、選択された時間の時点における特定の変数の比較をt検定により行った。   All hemodynamic parameters were statistically analyzed by analysis of variance (ANOVA) or covariance analysis (ANCOVA) using either pre-bleed or pre-dose values as covariates. Specific linear contrasts were constructed to test the volume effect of the administered solution, the effect of Hb blood substitute (drug effect) and the dose response of Hb blood substitute (dose effect). These tests were performed only for those parameters that were statistically significant at the 0.05 level for differences between test groups. For each group, comparisons of specific variables at selected time points were made by t-test.

動脈酸素含有量は、本研究における効力の1つの基準であった。動脈酸素含有量は、細胞および血漿ヘモグロビンの酸素運搬能および血漿中に溶解した酸素の尺度である。血漿ヘモグロビンの非存在下では、飽和細胞ヘモグロビンにより運搬される酸素量および吸入酸素分圧から動脈酸素含有量を算出する。血漿ヘモグロビンは、本研究において酸素含有量に有意に関わっていると予想されたので、酸素含有量をLexO2Con−K装置(チェストナッツ ヒル、マサチューセッツ州)を用いて直接測定した。不必要なことであり、動脈酸素含有量の測定において、かわりに増加した酸素濃度の効果を混同することを避けるために、実験中に酸素に富んだ空気を投与しなかった。   Arterial oxygen content was one measure of efficacy in this study. Arterial oxygen content is a measure of the oxygen carrying capacity of cells and plasma hemoglobin and the oxygen dissolved in the plasma. In the absence of plasma hemoglobin, the arterial oxygen content is calculated from the amount of oxygen carried by saturated cell hemoglobin and the partial pressure of inhaled oxygen. Since plasma hemoglobin was expected to be significantly related to oxygen content in this study, oxygen content was measured directly using a LexO2Con-K device (Chestnut Hill, Mass.). Unnecessarily, oxygen-enriched air was not administered during the experiment to avoid confusing the effect of increased oxygen concentration instead in measuring arterial oxygen content.

平均動脈および静脈酸素含有量は、それぞれ貧血を誘導した後の全ての群で約4〜8倍減少した。動脈酸素含有量は、Hb代用血液処理した全ての群における投与前の値に比べ、投与後60分でかなり増加し、中程度および高い投与群に投与した後24時間ではかなり増加したままであった。動脈または静脈の酸素含有量は、どの対照群でも投与後に変化がなかった。   Mean arterial and venous oxygen content decreased approximately 4-8 fold in all groups after induction of anemia, respectively. Arterial oxygen content increased significantly at 60 minutes post-dose compared to pre-dose values in all groups treated with Hb blood substitutes and remained significantly increased at 24 hours after administration to the moderate and high dose groups. It was. Arterial or venous oxygen content did not change after administration in any of the control groups.

図2に示すように、投与後60分および24時間の対照群と比べ、Hb代用−血液処理された群において動脈酸素含有量を増加させた。線形投与応答が、投与後60分および24時間で見られた。有意な体積効果を投与後60分の動脈酸素含有量で検出した。   As shown in FIG. 2, the arterial oxygen content was increased in the Hb surrogate-blood treated group compared to the control group at 60 minutes and 24 hours after administration. Linear dose responses were seen at 60 minutes and 24 hours after dosing. Significant volume effects were detected with arterial oxygen content 60 minutes after administration.

また、投与後60分および24時間で対照と比べて、静脈酸素含有量もまた、Hb代用血液処理した群で増加した。この増加は、投与後60分で線形投与応答を示したが、24時間では示さなかった。   In addition, at 60 minutes and 24 hours after administration, venous oxygen content was also increased in the Hb-substitute blood-treated group compared to controls. This increase showed a linear dose response 60 minutes after dosing but not at 24 hours.

投与後60分の動脈−静脈(A−V)酸素含有量の違いについてHb代用血液処理した群に関して観察された投与効果は、薬剤効果の非存在に基づく有意な体積効果を生じ、投与後60分の対照群における体積効果の観察結果と同じであった。Hb代用血液処理した群は、有意な線形投与応答をもつコロイド対照に比べ、24時間でA−V酸素差に有意な増加を示した。該A−V差は、心臓血液搏出量の観点から、解釈されなければならない。投与後24時間で、対照群におけるA−V差は、Hb代用血液処理した群のものより有意に低かった。この違いの一つの可能性のある説明としては、対照群のイヌが末梢組織の酸素消費必要量を満たすためにはより高い心臓血液搏出量をあてにしなければならなかったことがあげられる。Hb代用血液処理した群は、増加した心臓血液搏出量を引き起こすことなしに、投与後24時間のA−V差が末梢組織の必要量を満たすのに十分な大きさを維持した。   The dosing effect observed for the Hb blood substitute group for the difference in arterial-vein (AV) oxygen content 60 minutes after dosing resulted in a significant volume effect based on the absence of drug effect, and 60 h after dosing. It was the same as the observation of volume effect in the minute control group. The Hb surrogate blood treated group showed a significant increase in the AV oxygen difference at 24 hours compared to the colloidal control with a significant linear dose response. The AV difference must be interpreted in terms of cardiac blood output. At 24 hours after dosing, the AV difference in the control group was significantly lower than that in the Hb blood substitute treated group. One possible explanation for this difference is that the control dogs had to rely on higher cardiac output to meet peripheral tissue oxygen consumption requirements. The Hb blood substitute treated group remained large enough that the 24 hour post-administration AV difference met peripheral tissue requirements without causing increased cardiac blood output.

動脈酸素含有量に加えて、イヌRBCヘモグロビン(CaO2 /g RBC Hb)の投与に関して標準化された全動脈酸素含有量を本研究で試験した。RBCヘモグロビンは全ての群で一定であったので、この比較を投与する群の間で動脈酸素含有量の違いを示すために行った。血漿または全ヘモグロビン濃度を動脈酸素含有量の可能性のある相関関係は、有効な効力の臨床測定値を提供した。図3に示されるように、投与後60分および24時間で、全てのHb代用血液処理された群(24時間で低い投与群を除く)は、投与前の値に対してCaO2/g RBCヘモグロビンの有意な増加を示した。RBCヘモグロビンを与えたものに関する動脈酸素含有量は、投与後60分および24時間の間のコロイド対照において有意に違わなかった。 In addition to arterial oxygen content, total arterial oxygen content standardized for administration of canine RBC hemoglobin (CaO 2 / g RBC Hb) was tested in this study. Since RBC hemoglobin was constant in all groups, this comparison was performed to show the difference in arterial oxygen content between the groups receiving it. A possible correlation of plasma or total hemoglobin concentration with arterial oxygen content provided a clinical measure of effective efficacy. As shown in FIG. 3, at 60 minutes and 24 hours after administration, all Hb blood-substitute treated groups (except for the low administration group at 24 hours) had CaO 2 / g RBCs relative to pre-dose values. It showed a significant increase in hemoglobin. Arterial oxygen content for those given RBC hemoglobin was not significantly different in colloidal controls between 60 minutes and 24 hours after dosing.

赤血球ヘモグロビンを与えたものに関する全動脈酸素含有量は、有意な線形投与応答をもつ投与後60分のコロイド対照に比べ、Hb代用血液処理した群で有意に増加した。また、有意な投与効果は投与後24時間で生じ、有意な線形投与応答を有していたが、薬剤効果はさほど有意ではなかった(P<0.06)。   Total arterial oxygen content for those given erythrocyte hemoglobin was significantly increased in the Hb-substitute blood-treated group compared to the colloidal control 60 minutes after administration with a significant linear dose response. In addition, a significant administration effect occurred 24 hours after administration and had a significant linear administration response, but the drug effect was not very significant (P <0.06).

酸素運搬は、他の効力の基準であった。酸素運搬を動脈酸素含有量および心臓血液搏出量に基づいて計算した。従って、酸素運搬は、心臓血液搏出量に影響する全ての生理学的因子により作用される。この研究に選んだ対照は、合成コロイド(レオマクロデックス−生理食塩水、Pharmacia製)であり、それは10%デキストラン40および0.9%生理食塩水であり、それが血管内体積を広げるが、酸素を運搬することは公知ではない。対照は、Hb代用血液におけるヘモグロビンのコロイド特性と当量の類似した体積拡大を提供した。   Oxygen delivery was another measure of efficacy. Oxygen delivery was calculated based on arterial oxygen content and cardiac blood output. Thus, oxygen delivery is affected by all physiological factors that affect cardiac blood output. The control chosen for this study was a synthetic colloid (Rheomadex-Saline, Pharmacia), which is 10% dextran 40 and 0.9% saline, which increases the intravascular volume, It is not known to carry oxygen. The control provided a volume expansion similar to the colloidal properties of hemoglobin in Hb blood substitutes.

Hb代用血液の各投与は明瞭な体積効果を示すと予想されたので、データが異なる投与の薬剤効果のみを反映するように、デキストラン溶液の2回の投与を、体積効果についての対照として使用した。この比較を低および中程度の投与について行った。コロイド対照の投与を、実施例5の結果から示されるように、低および中程度の投与試験物の生体内膨張効果の当量比較を提供するデキストラン40の投与に基づいて選択した。   Since each dose of Hb blood substitute was expected to show a clear volume effect, two doses of dextran solution were used as controls for the volume effect so that the data reflected only the drug effect of the different doses. . This comparison was made for low and moderate doses. The colloidal control dose was selected based on the administration of dextran 40 which provides an equivalent comparison of the in vivo swelling effects of low and moderate dose test articles, as shown from the results of Example 5.

体積効果をコロイド中程度投与量(14ml/kg)とコロイド低投与量(7ml/kg)との間の平均値の差を用いて、統計学的に定義した。薬剤効果を各Hb代用血液処理した群とそれに対応するコロイド対照を比較することで決定した。線形投与応答が、低および高投与量Hb代用血液処理した群の間に見られた。   Volume effect was defined statistically using the mean difference between the colloidal medium dose (14 ml / kg) and the colloidal low dose (7 ml / kg). The drug effect was determined by comparing each Hb surrogate blood treated group with its corresponding colloidal control. A linear dose response was seen between the low and high dose Hb blood substitute treated groups.

酸素運搬を方程式に従って計算した:DO2 =CO×CaO2 ×10/kg(ここで、COは心臓血液搏出量、CaO2は動脈酸素含有量である)。予想されるように、全ての処理群において貧血を誘導した後、DO2 において平均2〜3倍の減少が全ての群で生じた。酸素濃度は、基準酸素消費の維持が心臓血液搏出量での増加に起因するのに十分なくらい減少し、酸素の抽出を増加して、結果として低い静脈酸素含有量を生じた。図4に示されるように、酸素運搬は、投与前の値に比べ、投与後60分で低投与量Hb代用血液処理した群において約30%、中程度および高Hb代用血液処理した群において100%より多く増加した。その差は、全ての3つの投与群について有意であった(P<0.05)。対照群は、この時有意な差を示さなかった。投与後60分で、DO2は、重要な薬剤で処理した全ての群および線形投与応答をもつ投与効果の間に有意な違いを示した。24時間で、酸素運搬の差は群間で示されなかった。全てのHb代用血液処理した群についての投与後60分の酸素運搬の改良は、それらに対応するコロイド対照を比較して、心臓血液搏出量の適度な増加に加えて、動脈酸素含有量の増加に関連する投与量に基本的に依存していた。 Oxygen delivery was calculated according to the equation: DO 2 = CO × CaO 2 × 10 / kg (where CO is cardiac blood output and CaO 2 is arterial oxygen content). As expected, after inducing anemia in all treatment groups, an average 2-3-fold decrease in DO 2 occurred in all groups. The oxygen concentration decreased enough that maintenance of baseline oxygen consumption was due to an increase in cardiac blood output and increased oxygen extraction resulting in low venous oxygen content. As shown in FIG. 4, oxygen delivery is about 30% in the group treated with low dose Hb blood substitute 60 minutes after administration, and 100 in the group treated with medium and high Hb blood substitute compared to the value before administration. Increased by more than%. The difference was significant for all three dose groups (P <0.05). The control group showed no significant difference at this time. At 60 minutes post-dose, DO 2 showed a significant difference between all groups treated with the key drugs and dose effects with a linear dose response. At 24 hours, no difference in oxygen delivery was shown between the groups. The 60 minute post-dose oxygen delivery improvement for all Hb blood substitute treated groups compared to their corresponding colloidal controls, in addition to a modest increase in cardiac blood output, in addition to arterial oxygen content. It was basically dependent on the dose associated with the increase.

酸素消費を平衡式に従って計算した:VO2 =CO×CaO2 ×10kg。全ての群におけるDO2の平均2〜3倍の減少は貧血の誘導後に生じた。統計学的な有意差は、Hb代用血液処理した群または対照群の間、または投与前を投与後の値を比較したときの群内で記録されなかった。 Oxygen consumption was calculated according to the equilibrium equation: VO 2 = CO × CaO 2 × 10 kg. An average 2-3 fold decrease in DO 2 in all groups occurred after induction of anemia. No statistically significant differences were recorded between the Hb blood substitute or control groups or within the groups when comparing post-dose values before dosing.

全群についての酸素抽出率(VO2 /DO2 )は、貧血誘導後の約3倍の増加を示した。酸素抽出率は、対照群に比べ、投与後60分の全てのHb代用血液処理した群で、投与量に依存した形で有意に減少された。Hb代用血液処理した群および対照群の間には投与後24時間で有意差は見られなかった。 The oxygen extraction rate (VO 2 / DO 2 ) for all groups showed an approximately 3-fold increase after anemia induction. Compared with the control group, the oxygen extraction rate was significantly decreased in a dose-dependent manner in the group treated with all Hb blood substitutes 60 minutes after administration. There was no significant difference between the Hb-substitute blood-treated group and the control group at 24 hours after administration.

平均心臓血液搏出量は、貧血の誘導した後の全ての群において10%〜39%の間で増加した。心臓血液搏出量は、コロイド対照群における出血前値に比べ、投与後24時間で有意に増加したが、Hb代用血液処理した群では増加しなかった。コロイド低投与量および中程度投与量の群の間で心臓血液搏出量に有意差を与えるような有意な体積効果が、投与後60分で明白になった。心臓血液搏出量の増加は、同じように、投与後の血管内体積の拡大による増加した脈拍体積または重度の貧血のストレスによる交感神経の増加した正常な状態に関連していた。Hb代用血液低投与量おより高投与量の間での有意な投与応答は、投与後60分では明らかであるが、24時間では明らかではなかった。Hb代用血液処理した群およびコロイド対照群の間の心臓血液搏出量の差は、投与後60分および24時間で見られなかった。   Average cardiac blood output increased between 10% and 39% in all groups after induction of anemia. Cardiac blood output increased significantly at 24 hours after administration compared to the pre-bleed value in the colloid control group, but not in the Hb-substitute blood-treated group. A significant volume effect was evident at 60 minutes post-dose that would significantly differ in cardiac blood output between the colloidal low dose and moderate dose groups. Increased cardiac blood output was similarly associated with increased pulse volume due to enlargement of intravascular volume after administration or increased normal state of sympathetic nerves due to severe anemia stress. A significant dose response between low and high Hb blood substitute doses was evident at 60 minutes after dosing but not at 24 hours. No difference in cardiac blood output between the Hb surrogate blood treated group and the colloid control group was seen at 60 minutes and 24 hours after dosing.

肺動脈楔入圧(PAWP)は、貧血の誘導の間で有意に変化しなかった。PAWPは、投与前の値に比べ投与後60分で、低投与量コロイド群において有意に減少し、中程度投与量コロイド群において変化しないままであった。中程度および高投与量Hb代用血液処理した群のPAWPは、投与前の値に比べ投与後60分で、線形投与応答に増加した。増加したPAWPは、投与後60分で血管内体積の投与量依存的な増加を反映した。投与後60分または24時間で、Hb代用血液処理群および対照群の間では、有意な薬剤効果を検出しなかった。投与後60分でコロイド対照群において有意な体積効果を検出した。   Pulmonary wedge pressure (PAWP) did not change significantly between induction of anemia. PAWP was significantly reduced in the low dose colloid group and remained unchanged in the moderate dose colloid group 60 minutes after administration compared to the pre-dose value. The PAWP in the medium and high dose Hb blood substitute group increased to a linear dose response at 60 minutes post dose compared to the pre-dose value. Increased PAWP reflected a dose-dependent increase in intravascular volume 60 minutes after administration. At 60 minutes or 24 hours after administration, no significant drug effect was detected between the Hb blood substitute blood treatment group and the control group. Significant volume effects were detected in the colloid control group 60 minutes after administration.

動脈の収縮期血圧、拡張期血圧および平均血圧は、貧血を誘導した後全ての群で有意に減少し、それから投与後直ぐに有意に増加した。貧血誘導後の動脈の収縮期血圧の減少は、減少した血液粘性による末梢血管抵抗性の減少、そして結果として貧血に関連していると思われる。投与後60分で、両コロイド対照群の動脈の収縮期血圧、拡張期血圧および平均血圧は、投与前の値と有意に異ならなかった。低投与量のコロイド対照の収縮期血圧、拡張期血圧および平均血圧は、投与後24時間で投与前の値に比べ有意に増加した。対照的に、収縮期血圧、拡張期血圧および平均血圧の増加は、投与前の値に比べ、投与後60分および24時間で全てのHb代用血液処理した群において統計学的に有意であった。Hb代用血液処理した群の収縮期血圧、拡張期血圧および平均血圧は、投与後60分では対応するコロイド対照群よりかなり高かったが、24時間では高くなかった。   Arterial systolic blood pressure, diastolic blood pressure and mean blood pressure were significantly decreased in all groups after induction of anemia and then increased immediately after administration. The decrease in arterial systolic blood pressure following anemia induction appears to be related to decreased peripheral vascular resistance due to decreased blood viscosity and, consequently, anemia. At 60 minutes after dosing, the arterial systolic blood pressure, diastolic blood pressure and mean blood pressure of both colloid control groups were not significantly different from pre-dose values. The systolic blood pressure, diastolic blood pressure and mean blood pressure of the low dose colloidal control increased significantly compared to the pre-dose values 24 hours after administration. In contrast, increases in systolic blood pressure, diastolic blood pressure and mean blood pressure were statistically significant in all Hb surrogate blood treated groups at 60 minutes and 24 hours post-dose compared to pre-dose values. . The systolic blood pressure, diastolic blood pressure and mean blood pressure of the group treated with Hb blood substitute were significantly higher than the corresponding colloidal control group at 60 minutes after administration, but not at 24 hours.

肺動脈の収縮期血圧、拡張期血圧および平均血圧の有意な増加は、投与前の値に比べ、投与後60分の中程度および高投与量Hb代用血液処理した群において観察された。その増加は、肺動脈の拡張期血圧について中程度のHb代用血液処理した群において、投与後24時間で持続していた。さらに、低投与量コロイド群は、平均肺動脈血圧について投与前の値と比べ、投与後24時間で統計学的に有意に増加した。この増加は、臨床的に重要であると考えられた。Hb代用血液の投与後60分での全身の動脈の収縮期血圧および拡張期血圧の増加は、投与前の値に比べ、Hb代用血液の直接的な薬剤効果であった。拡張期血圧は、おそらく減少した肺末梢血管の抵抗性の結果、コロイド対照群において変化しないままであった。   Significant increases in pulmonary arterial systolic blood pressure, diastolic blood pressure, and mean blood pressure were observed in the group treated with medium- and high-dose Hb surrogate blood for 60 minutes after administration compared to pre-dose values. The increase persisted 24 hours after dosing in the moderate Hb blood substitute group for pulmonary artery diastolic blood pressure. Furthermore, the low-dose colloid group showed a statistically significant increase in mean pulmonary arterial blood pressure 24 hours after administration compared to the value before administration. This increase was considered clinically significant. The increase in systemic arterial systolic and diastolic blood pressure 60 minutes after administration of Hb blood substitute was a direct drug effect of Hb blood substitute compared to pre-dose values. Diastolic blood pressure remained unchanged in the colloidal control group, possibly as a result of decreased pulmonary peripheral vascular resistance.

投与後60分または24時間での肺動脈の収縮期血圧について、有意差は、Hb代用血液処理した群および対照群の間で見られなかった。対照的に、肺動脈の拡張期血圧および平均血圧は、投与後60分の体積効果、薬剤効果、および投与効果に関して有意な違いがあったが、24時間では有意な違いはなかった。   No significant differences were found between the Hb blood-substitute blood-treated group and the control group for pulmonary artery systolic blood pressure at 60 minutes or 24 hours after administration. In contrast, diastolic blood pressure and mean blood pressure in the pulmonary artery were significantly different in terms of volume effect, drug effect, and dose effect 60 minutes after administration, but not significantly at 24 hours.

全ヘモグロビンは、出血により約4倍以上減少した。Hb代用血液処理した群は、投与後60分または24時間で対応するコロイド対照群に比べて、全ヘモグロビンについて投与量に依存した増加を示した。   Total hemoglobin was reduced by about 4 times or more due to bleeding. The Hb surrogate blood treated group showed a dose-dependent increase in total hemoglobin compared to the corresponding colloidal control group at 60 minutes or 24 hours after dosing.

血漿ヘモグロビン濃度は、投与後60分および24時間で対応したコロイド対照群に比べ、Hb代用血液処理した群において投与量依存した形で有意に増加した。全Hb代用血液処理した群の投与後の血漿および全ヘモグロビン濃度の増加は、対応するコロイド対照と比較して、Hb代用血液のヘモグロビン濃度に特徴を有していた。投与量依存した有意性の増加は、24時間持続し、動脈酸素含有量の持続性の増加に関連していた。   Plasma hemoglobin concentration was significantly increased in a dose-dependent manner in the Hb-substitute blood-treated group compared to the corresponding colloidal control group at 60 minutes and 24 hours after administration. The increase in plasma and total hemoglobin concentration after administration of the whole Hb blood substitute blood treatment group was characterized by hemoglobin concentration in the Hb blood substitute compared to the corresponding colloidal control. The dose-dependent increase in significance lasted 24 hours and was associated with a sustained increase in arterial oxygen content.

要約すると、Hb代用血液を用いた治療への応答は、線形的であり、例えば、投与後60分で、Hb代用血液の投与量が高くなればなるほど、対応するコロイド対照に比べ、酸素運搬および血流力学の改善が大きくなった。部屋の空気を呼吸している間、維持された動脈酸素含有量および正常な臨床的な徴候が、30ml/kgおよび45ml/kg投与量のHb代用血液で処理された群において24時間持続するHb代用血液の有益な生物学的効果を支えている。Hb代用血液のクリアランスは、投与後24時間で酸素運搬および血流力学的効果に見られる変化の原因であるようである。結論として、この研究から得られる結果は、30〜45ml/kgの範囲にわたる投与量の選択を支持している。これらの群への投与は両方とも、効力のパラメーターにおいて対応するコロイド対照群と統計学的に有意な差を示し、その投与量応答は線形であった。   In summary, the response to treatment with Hb blood substitute is linear, eg, 60 minutes after administration, the higher the dose of Hb blood substitute, the greater the oxygen delivery and the relative colloidal control. The improvement in hemodynamics has increased. Maintained arterial oxygen content and normal clinical signs while breathing room air, Hb persists for 24 hours in groups treated with 30 ml / kg and 45 ml / kg doses of Hb blood substitute Supports the beneficial biological effects of blood substitutes. Clearance of Hb blood substitute appears to be responsible for changes seen in oxygen delivery and hemodynamic effects 24 hours after administration. In conclusion, the results obtained from this study support dose selection over the range of 30-45 ml / kg. Both doses to these groups showed a statistically significant difference in potency parameters from the corresponding colloid control group, and the dose response was linear.

この投与範囲の臨床的な理論的解釈は、重度の貧血イヌ(例えば、ヘマトクリット<15%標識臨床的徴候)が改善された動脈酸素含有量および酸素運搬の線形投与応答から示されるように、より高い投与量から利益を得るという事実に基づいている。しかしながら、より持続力のある投与量は、血管内体積の過負荷にかかり易くしたイヌに示された。Hb代用血液処理した群に投与後60分で見られる肺動脈楔入圧および肺動脈圧の投与量依存的な一過性の増加は、イヌのこの集団において高い投与量の使用を制限するであろう。従って、30〜45ml/kgの範囲の投与は、貧血の程度および血管内体積の状態を規定するように広い集団のイヌに効果があるだろう。   The clinical theoretical interpretation of this dosing range is more severe as severe anemia dogs (eg, hematocrit <15% labeled clinical signs) show from improved arterial oxygen content and linear dosing response of oxygen delivery Based on the fact that it benefits from high doses. However, a more sustained dose has been shown to dogs that have become susceptible to intravascular volume overload. The dose-dependent transient increase in pulmonary artery wedge pressure and pulmonary artery pressure seen at 60 minutes after administration to the Hb blood substitute group will limit the use of high doses in this population of dogs . Thus, administration in the range of 30-45 ml / kg will be effective in a large population of dogs to define the extent of anemia and the condition of intravascular volume.


実施例7
ヒト用量応答研究
本研究は、Hb代用血液(以後HBOL)の静脈投与の増加の割合の安全性および耐性を、ヒトにおける血流力学、神経内分泌および血液学的なパラメーターに基づいて評価するために行った。試験被験者は、18−45才の年齢間の正常な健康な成年男性(70−90kg)であった。本研究を通じて、試験被験者は一日あたり55%炭水化物類、30%脂肪(2:1の重合不飽和脂肪:飽和脂肪の比)、15%蛋白質および150mEqのナトリウムの制御された等カロリーの規定食にした。カフェイン含有飲料を避け、液体摂取は、少なくとも3000mls/日であった。また、薬物の相伴う使用も避けた。さらに本研究を通じて、試験被験者はアルコールおよび煙草を摂取しなかった。

Example 7
Human dose-response study This study was designed to assess the safety and tolerance of the increased rate of intravenous administration of Hb blood substitute (hereinafter HBOL) based on hemodynamic, neuroendocrine and hematological parameters in humans went. The test subjects were normal healthy adult men (70-90 kg) between the ages of 18-45 years. Throughout this study, test subjects were controlled equicaloric diets of 55% carbohydrates, 30% fat (2: 1 polymerized unsaturated fat: saturated fat ratio), 15% protein and 150 mEq sodium per day throughout the study. I made it. Avoiding caffeine-containing beverages, liquid intake was at least 3000 mls / day. In addition, the use of drugs was avoided. In addition, throughout the study, test subjects did not consume alcohol and tobacco.

調べた12被験者を、3つの群に分けた。それぞれの試験群において、3被験者がHBOLを受け、1被験者がコントロールとしてリンガー乳酸を受けた。それぞれの試験群は異なる割合のHBOL注入をした。本研究では、単純盲検として、30日間隔にわたって、割合の漸増研究を行った。   The 12 subjects examined were divided into three groups. In each test group, 3 subjects received HBOL and 1 subject received Ringer lactic acid as a control. Each test group received a different rate of HBOL infusion. In this study, a rate-increase study was conducted over a 30-day interval as a simple blind.

本研究の1日目において、入院患者相中、それぞれの被験者は、利き腕でない手の橈骨動脈に小さい径の動脈カテーテルを挿入した。挿入位置は、殺菌液(アルコールおよび/またはヨード)で清潔にし、次いで1%−2%の少量のライドカイン麻酔液を橈骨動脈の部分上に、皮下注射した。動脈カテーテルは血圧を測定するため、および血液ガス評価を容易にするために挿入した。1から2時間後、全ての被験者は、一つの大きい内径の静脈カテーテル(肘前窩中に16−径ニードル)を片腕の静脈に据えた。それぞれの被験者は、次いで15分以下で出た750ml(1.5ユニット)の全血の瀉血を行い、次いで2時間以上、2250mlのリンガー乳酸の注入により等容量の(isovolemic) 血液希釈を行った。   On the first day of the study, during the inpatient phase, each subject inserted a small diameter arterial catheter into the radial artery of the non-dominant hand. The insertion site was cleaned with a bactericidal solution (alcohol and / or iodine) and then a small amount of 1% -2% Ridecaine anesthetic was injected subcutaneously onto the radial artery. An arterial catheter was inserted to measure blood pressure and to facilitate blood gas assessment. One to two hours later, all subjects placed one large inner diameter venous catheter (16-diameter needle in the antecubital fossa) in one arm vein. Each subject then performed a 750 ml (1.5 unit) whole blood exsanguination that took 15 minutes or less, followed by an isovomicmic blood dilution by infusion of 2250 ml of Ringer Lactate for 2 hours or more. .

45g(346ml)のHBOLが、次いで標準80μmの血液フィルター、5μmのフィルター、および腕の静脈中の大きい内径の静脈カテーテルを通す一連の無菌技術を用いて、試験群1、2および3のそれぞれの被験者に、それぞれ0.5gm/分、0.75gm/分および1.0gm/分の割合で静脈注入した。   Using a series of aseptic techniques, 45 g (346 ml) of HBOL is then passed through a standard 80 μm blood filter, a 5 μm filter, and a large inner diameter venous catheter in the arm vein. Subjects were injected intravenously at rates of 0.5 gm / min, 0.75 gm / min, and 1.0 gm / min, respectively.

同時に、それぞれの被験者は、同一基準のHBOL注入後の最初の28時間にわたって繰り返しおよびしばしば行われた連続的な肺動脈の機能試験、心臓機能評価および多岐の血液学、化学および尿検査の実験試験について橈骨動脈カテーテルにより浸入測定をうけた。   At the same time, each subject will have repeated and often repeated continuous pulmonary artery functional tests, cardiac function assessments and various hematology, chemistry and urinalysis laboratory tests over the first 28 hours following the same baseline HBOL infusion. Infiltration measurements were taken with a radial artery catheter.

その後、外来患者相(2日目から29日目)において、実験研究、生命徴候、ECGおよび医学的現象を、放出後の最初の4日間は毎日、およびその後1ヵ月の間は1週間ごとに行った。   Thereafter, in the outpatient phase (Day 2 to Day 29), experimental studies, vital signs, ECG and medical phenomena were performed daily for the first 4 days after release and weekly for the following month. went.

血流力学は、HBOL−処理群(注入後)における収縮期圧、拡張期圧および平均動脈圧について、1日目の対照より一般的に著しく値が高かった。患者活動(例えば、食事中またはバスルームを使用しているとき)および日週期と同一基準の血圧データにおける変化性を注目したが、一般的にHBOL−処理被験者は、1日目のコースの間だけの対照より大きい、収縮期血圧(約5−15mmHg)、拡張期血圧(約5−10mmHg)および平均動脈圧(約10mmHg)の値を有する。ピークに達する傾向がある値は、8−12時間の間に、睡眠中のベースラインへの回帰および動脈カテーテルの除去を伴って、影響する。パルスは一般的に1日目中の対照に比べ、全てのHBOL処理群において約10ビート低かった。パルス低下の最下点は、注入の最初の15分以内に見られた。値は、24時間後の全ての試験群で同様だった。   Hemodynamics were generally significantly higher than day 1 controls for systolic pressure, diastolic pressure and mean arterial pressure in the HBOL-treated group (post-infusion). While attention was focused on patient activity (eg, during meals or when using the bathroom) and variability in blood pressure data on the same basis as the day of the week, HBOL-treated subjects generally do It has values for systolic blood pressure (about 5-15 mmHg), diastolic blood pressure (about 5-10 mmHg) and mean arterial pressure (about 10 mmHg), which are larger than just controls. Values that tend to peak affect between 8-12 hours, with return to baseline during sleep and removal of the arterial catheter. Pulses were generally about 10 beats lower in all HBOL treatment groups compared to controls during day 1. The lowest point of pulse drop was seen within the first 15 minutes of injection. Values were similar for all test groups after 24 hours.

心臓指数は、4時間を通した対照より低い1 L/分/m2 まで残存させた注入の最初の時間の間に約1−2 L/分/m2 衰え、次いで4時間でベースラインに戻った。心臓指数は、さらに患者活動の時間の間にも増加した(上記)。 The heart index declined by about 1-2 L / min / m 2 during the first hour of infusion left to 1 L / min / m 2 lower than the control through 4 hours and then reached baseline at 4 hours I'm back. The cardiac index also increased during the time of patient activity (above).

全末梢抵抗は、血圧変化に平行するが、しかしながら、値は2時間以内にベースラインに戻った。全末梢抵抗における増加および心臓指数における減少を伴う全身の血圧の一過性の増加は、予期できない。投与の割合およびこれらの血流力学的応答の程度の差は無く、介入が示唆されないことを意味することは重要である。   Total peripheral resistance was parallel to changes in blood pressure, however, values returned to baseline within 2 hours. A transient increase in systemic blood pressure with an increase in total peripheral resistance and a decrease in heart index is unexpected. It is important to mean that there is no difference in the rate of administration and the extent of these hemodynamic responses, and no intervention is suggested.

肺機能試験(肺活量および肺の体積の複合的な測定を含む)および動脈血液ガス測定は目立たなかった。注目に値することは、HBOL−処理群に見られる増強された拡散容量であった。拡散容量における10−15%の増加は、24時間まで対照における10%の減少に比較して統計的に顕著であった。全ての群を処理した瀉血および血液希釈の程度のため、これらの見地はとりわけ重要である。   Lung function tests (including combined measurements of vital capacity and lung volume) and arterial blood gas measurements were inconspicuous. Of note was the enhanced diffusion capacity found in the HBOL-treated group. The 10-15% increase in diffusion capacity was statistically significant compared to the 10% decrease in the control up to 24 hours. These aspects are particularly important because of the extent of phlebotomy and hemodilution that processed all groups.

血液学的研究において、予想されたより他に、瀉血および血液希釈手順を有するヘモグロビン、ヘマトクリット、赤血球数および血清蛋白質、血液学および血清化学実験試験における一過性の減少は目立たなかった。例外は、HBOLを与えた後、それぞれ、6および48時間によりピーク値を示す血清鉄およびフェリチンであった。   In haematological studies, other than expected, transient decreases in hemoglobin, hematocrit, red blood cell counts and serum proteins, hematology and serum chemistry laboratory tests with hemoptysis and blood dilution procedures were not noticeable. Exceptions were serum iron and ferritin, which peaked at 6 and 48 hours after giving HBOL, respectively.

血清化学測定は、血清トランスアミナーゼおよびリパーゼの一過性の増加を有する一人の被験者(#10)を除いて、目立たなかった。該被験者がこれらの酵素の上昇の時と同等の、いかなる相伴う臨床的に顕著な医学的現象(即ち、えん下困難または腹の痛み)をも有しないことに着目することが重要である。これらの実験異常性の確かな病因は明らかではないが、以前の研究は、オッジ括約筋または肝胆汁管および大膵管系の他の部分の一過性の準臨床的な痙縮が関与するであろうことを示唆する。これらの変化は一過性であり(および腹の不快感を伴わなわない)、続発性を表さなかったことに注目することが重要である。顕著な変化は被験者#10の投与後の胆嚢の超音波において表れなかった。   Serum chemistry measurements were inconspicuous except for one subject (# 10) who had a transient increase in serum transaminase and lipase. It is important to note that the subject does not have any concomitant clinically significant medical phenomenon (ie difficulty swallowing or abdominal pain) equivalent to when these enzymes are elevated. The exact etiology of these experimental abnormalities is not clear, but previous studies will involve transient subclinical spasticity of the Odge sphincter or other parts of the hepatobiliary and large pancreatic ducts I suggest that. It is important to note that these changes were transient (and not accompanied by abdominal discomfort) and did not manifest secondary. Significant changes did not appear in the gallbladder ultrasound after subject # 10 administration.

尿検査は、本研究を通じて目立たなかった。本研究中の被験者の検出しうる尿のヘモグロビンはなかった。さらにクレアチニン清掃率はかなり高く、予期したように、血液希釈段階中で、尿のアデノシンデアミナーゼ結合蛋白質、電解質(ナトリウム、カリウム、塩素)、鉄、微アルブミン、NAG(N−アセチル−ベータ−グルコサミニダーゼ)および尿の尿素窒素は目立たなかった。   Urinalysis was not noticeable throughout the study. There were no detectable urinary hemoglobins of subjects in the study. Furthermore, the creatinine scavenging rate is quite high, and as expected, during the blood dilution stage, urinary adenosine deaminase binding protein, electrolytes (sodium, potassium, chlorine), iron, microalbumin, NAG (N-acetyl-beta-glucosaminidase) And urinary urea nitrogen was inconspicuous.

多くの薬理力学パラメーターにおいて明らかな変化は、投与割合の機能として観察されなかった。全ヘモグロビンのサイズ除外(ゲル濾過)クロマトグラフィー(SEC)の解析およびヘモグロビンの明らかな分子量フラクションのためにHBOLの注入の開始をする前およびした後、連続的な血液試料および蓄積する尿試料を集めた。散在性の血漿二量体フラクション濃度だけが、いかなる薬理力学的解析をも妨げることを観察した。統計的に有意な差(p<0.05)が4量体の体積の分布(割合の増加を伴う減少)、4量体の達した最大濃度(割合の増加を伴う増加)および4量体の最大濃度発生(割合の増加を伴う減少)において観察された。   No obvious changes in many pharmacodynamic parameters were observed as a function of dose rate. Collect continuous blood samples and accumulated urine samples before and after the start of HBOL injection for size exclusion (gel filtration) chromatography (SEC) analysis of total hemoglobin and the apparent molecular weight fraction of hemoglobin It was. It was observed that only scattered plasma dimer fraction concentrations interfered with any pharmacodynamic analysis. Statistically significant difference (p <0.05) is the distribution of tetramer volume (decrease with increasing proportion), maximum concentration reached with tetramer (increasing with increasing proportion) and tetramer Was observed in the generation of the highest concentration (decrease with increasing percentage)

観察された医学的現象は、瀉血(例えば、血管迷走神経の症状の発現)、多岐の肺動脈機能試験(空気えん下、おくびまたは腹の「ガス」)、動脈内カテーテル挿入(例えば、痛みまたは部位全体の刺痛)、もしくは腹の不快感(例えば、鉄補給の摂取に関連する)、に関係する予測された知見と一致した。非特異的な、一過性の腹の「ガス」の背景があるように思われるが、明白な腹の痛みまたはえん下困難の場合はなかった。さらに、血清トランスアミナーゼまたはリパーゼにおけるいかなる変化を伴うこれらの症状の関連性はなかった。   Observed medical phenomena include hemoptysis (eg, manifestation of vasovagal symptoms), various pulmonary artery functional tests (pneumoplegia, sneezing or abdominal “gas”), intraarterial catheterization (eg, pain or site Consistent with predicted findings related to (total stinging), or abdominal discomfort (eg, related to intake of iron supplements). There seemed to be a non-specific, transient abdominal “gas” background, but there was no obvious abdominal pain or difficulty swallowing. Furthermore, there was no association of these symptoms with any changes in serum transaminase or lipase.

要約すると、HBOLはよく許容された。血圧、および注入の最初の2時間中の心臓指数における衰退に比例した全末梢抵抗において小さい一過性の増加があったが、血流力学は目立たなかった。拡散容量における増加は、最初の24時間の間の対照よりHBOL−処理した群においてより顕著に高かった。   In summary, HBOL was well tolerated. Although there was a small transient increase in blood pressure and total peripheral resistance proportional to the decline in heart index during the first 2 hours of infusion, hemodynamics was not noticeable. The increase in diffusion capacity was significantly higher in the HBOL-treated group than in the control during the first 24 hours.


実施例8
分類分けした自転車運動試験における人間に対するHBOLの効果
本研究は、HBOLの自己輸血を与えた被験者の運動容量を評価するために行った。特異的な終点は、肺機能(例えば、拡散容量および乳酸レベルおよびpO2 )、血流力学(例えば、心拍度数、心臓指数および血圧)および運動耐性(例えば、持続期間、作業負荷および無酸素限界値)を含んだ。本被験者は、6人の正常で健康な男性で、年齢18−45才であった。一人の被験者は、本研究において15分間以内の瀉血の体積を得る機能不全(failure)の為の研究に置き換えた。該研究はランダム、単純盲検、2重交差研究として行った。

Example 8
Effect of HBOL on humans in a classified bicycle exercise test This study was conducted to evaluate the exercise capacity of subjects who received HBOL autotransfusion. Specific endpoints are lung function (eg, diffusion capacity and lactate levels and pO 2 ), hemodynamics (eg, heart rate, heart index and blood pressure) and exercise tolerance (eg, duration, workload and anoxic limits) Value). The test subjects were 6 normal and healthy men aged 18-45 years. One subject was replaced in this study with a study for failure that obtained a volume of hemoptysis within 15 minutes. The study was conducted as a random, simple blind, double crossover study.

全ての被験者は、リンガー乳酸〔3:1〕、および自己輸血(ATX)または45gmsのHBOLのいずれかの次に750mlの瀉血を有した。該ATXまたはHBOLは0.5gm/mlで90分で行った。自転車運動ストレス試験は瀉血に先立った日およびATXまたはHBOLの注入後約45分に行った。同じ手順を1週間繰り返した後、被験者を反対の処理に移した。   All subjects had Ringer lactate [3: 1] and either 750 ml of phlebotomy following either autotransfusion (ATX) or 45 gms HBOL. The ATX or HBOL was performed at 0.5 gm / ml in 90 minutes. Bicycle exercise stress tests were performed on the day prior to phlebotomy and approximately 45 minutes after infusion of ATX or HBOL. After repeating the same procedure for one week, the subject was transferred to the opposite treatment.

投与日(1日目および8日目)において、すべての被験者は、一つの橈骨動脈への動脈内カテーテルの挿入、噴門遠隔操作およびインピーダンス心臓曲線への付加、および次いで750mlの全血の瀉血(PBX)(<15分間)を有した。2250mlのリンガー乳酸(RL)により、2時間以上(等容量血液希釈相)行った。被験者は次いで、HBOL(45gms〔約346−360ml〕、0.5gm/分の速度で90分以上)またはATX(110−120gmsのヘモグロビン〔約750ml〕、HBOLと同じ速度および持続)のいずれかを受けた。BESTはいずれかの注入終了後、約45分で行った。動脈血液ガス、血液学、化学および尿試験の連続的な測定は1日目および8日目の24時間周期の間、徹底的に行った。連続的なフォロー−アップは、投与、および全ての投与が終わった後一ヵ月間の間、外来患者ごとに行った。   On the day of dosing (Days 1 and 8), all subjects had intraarterial catheter insertion into one radial artery, cardia teleoperation and addition to the impedance heart curve, and then 750 ml whole blood phlebotomy ( PBX) (<15 minutes). 2250 ml of Ringer lactic acid (RL) was used for 2 hours or longer (equal volume blood dilution phase). Subjects then received either HBOL (45 gms [about 346-360 ml], at least 90 minutes at a rate of 0.5 gm / min) or ATX (110-120 gms hemoglobin [about 750 ml], the same rate and duration as HBOL). I received it. BEST was performed approximately 45 minutes after either infusion. Continuous measurements of arterial blood gas, hematology, chemistry and urine tests were performed thoroughly during the 24-hour period on days 1 and 8. A continuous follow-up was done for each outpatient for the dose and for a month after all doses were completed.

被験者は、HBOLおよびATX周期間で、似たようなレベルで 運動することができた。無酸素限界値での酸素摂取(VO2 )および二酸化炭素生成(VCO2 ) は、ほとんど同一であった。また、METS、ワット、パルス(最大パルスの%として)、無酸素限界値までの時間、一回呼吸量(tidal volume)(VT)および分換気(VE)における実際の運動負荷も似ていた。動脈血液ガスは、HBOLおよびATX周期間の間で似ていた。乳酸の増加を伴うpHおよび重炭酸の小さい減少は無酸素限界値で予測された知見に一致した。これらの自転車試験の結果は、運動容量(無酸素限界値に達するまでの時間および運動負荷として定義した)はベースライン、および自己輸血またはHBOLいずれかの注入後で似ていた。すなわち、血流力学は収縮期圧、拡大期圧および平均動脈圧のHBOL周期の間でかなり高い値(約5mmHg)で注目された。血圧の増加と同基準のものとしては、一般的に最初の4時間以内の全末梢抵抗における増加があった。心臓指数はHBOL周期の間で減退した(〜0.5L/分/M2 )。パルスはATX周期よりHBOLの間で、約5−10ビート低かった。これらの知見は、HBOL研究で観察され、臨床的な関係はほとんど無かった。 Subjects were able to exercise at similar levels between HBOL and ATX cycles. Oxygen uptake (VO 2 ) and carbon dioxide production (VCO 2 ) at the anoxic limit were almost identical. The actual exercise load in METS, watts, pulses (as% of maximum pulse), time to anoxic threshold, tidal volume (VT) and minute ventilation (VE) were also similar. Arterial blood gas was similar between HBOL and ATX cycles. The small decrease in pH and bicarbonate with increasing lactic acid was consistent with the findings predicted at anoxic limits. The results of these bicycle tests were similar in exercise capacity (defined as time to reach anoxic threshold and exercise load) at baseline and after either autotransfusion or HBOL infusion. That is, hemodynamics was noted at a fairly high value (approximately 5 mmHg) during the HBOL cycle of systolic pressure, diastolic pressure and mean arterial pressure. On the same basis as the increase in blood pressure, there was generally an increase in total peripheral resistance within the first 4 hours. The heart index declined during the HBOL cycle (˜0.5 L / min / M 2 ). The pulse was about 5-10 beats lower in the HBOL than the ATX period. These findings were observed in the HBOL study and had little clinical relevance.

肺機能試験はATXおよびHBOL注入後の拡散容量のベースラインを超える14%増加以外は目立たなかった。被験者はHBOLおよびATX周期の間に似た運動容量に達することができた。運動ピーク(無酸素限界値)の間の動脈血液ガス測定は、両方の周期において似ていたが、動脈pO2 はHBOL周期の間でより高い傾向があった。血漿乳酸レベルはATX周期よりもHBOL周期の間でより低かった。休止している代謝の技術(art )測定は、酸素消費量、二酸化炭素生成および代謝のエネルギー消費がATX周期よりもHBOL周期の間でより多かったことを示した。前記の比較は、およそ1gのHBOLから3gのATXである。VO2およびVCO2 についての観察に共役した拡散容量は、より多くの酸素がATXよりもHBOLのグラムあたりの組織レベルに届けられていることを示す。拡散容量はヘモグロビンレベルによって直接に変化することが一般的に考えられるが、しかしながら、1gの血漿ヘモグロビンが3gmsのRBCヘモグロビンと同じように拡散容量を増やすという示唆がある。 Pulmonary function tests were not noticeable except for a 14% increase over the baseline in diffusion capacity following ATX and HBOL infusions. Subjects were able to reach similar motor capacity during the HBOL and ATX cycles. Arterial blood gas measurements during the exercise peak (anoxic limit) were similar in both cycles, but arterial pO 2 tended to be higher during the HBOL cycle. Plasma lactate levels were lower during the HBOL cycle than the ATX cycle. Resting metabolic art (art) measurements showed that oxygen consumption, carbon dioxide production and metabolic energy expenditure were higher during the HBOL cycle than in the ATX cycle. The comparison is from approximately 1 g HBOL to 3 g ATX. The diffusion capacity coupled to the observations for VO 2 and VCO 2 indicates that more oxygen is delivered to the tissue level per gram of HBOL than ATX. It is generally considered that the diffusion capacity varies directly with hemoglobin level, however, there is an indication that 1 g of plasma hemoglobin increases the diffusion capacity in the same way as 3 gms RBC hemoglobin.

実験研究は、小さいが、HBOL周期の間のALT、AST、5’−ヌクレオチダーゼ、リパーゼおよびクレアチンキナーゼの一過性の増加が顕著であった。異常な尿の知見は無かった。   Experimental studies, although small, were notable for transient increases in ALT, AST, 5'-nucleotidase, lipase and creatine kinase during the HBOL cycle. There was no finding of abnormal urine.

血液学的研究は、実施例7のものと一致した。   The hematology study was consistent with that of Example 7.

観察された医学的現象は、瀉血(例えば血管迷走神経のエピソード)、多岐の肺機能試験(おくびまたは腹の「ガス」)、動脈内カテーテル挿入(例えば、痛みまたは挿入部位全体の刺痛)または1ヵ月のコースにわたって正常な被験者に観察されるかもしれない非常に多くの毎日の病気(例えば、頭痛、上部気道疾患または風邪)に関係する予測された知見と一致した。腹の「ガス」および中央心窩部における血圧を有するが、えん下困難を有しない1人の被験者(被験者#105)が、以前のHBOL研究において観察された他の胃腸の症状の訴えを示唆する。L−アルギニンは、ヘモグロビンが内在性の一酸化窒素の機能(一酸化窒素は胃腸の平滑筋、特に食道および腸における緩和において絶対必要である)の邪魔をすることができるという概念に基づいて治療の基準として使用した。L−アルギニンは一酸化窒素シンターゼが一酸化窒素を生成する上での基質である。理論的に、もし一つがヘモグロビン由来の一酸化窒素の還元を有した場合(恐らくヘムと一酸化窒素の結合)、その時、L−アルギニンの投与が利益になる。明らかに被験者は、約2時間のL−アルギニンを有する被験者の症状からの一過性の軽減によって注目された。これは、L−アルギニンの血漿半減期が約2時間であるため、予想できない知見ではない。残念ながら、いくつかの副作用(悪心および嘔吐)が生じ、注入を止めた。我々は、彼にコリン抑制性、抗痙攣性の薬剤、ヒヨスチアミンの二回投与をすることを決めた。該被験者はさらなる症状の訴えおよび続発症を有さなかった。   Medical phenomena observed include hemoptysis (eg, vasovagal episodes), various pulmonary function tests (sniff or abdominal “gas”), intra-arterial catheterization (eg, pain or stinging of the entire insertion site) or Consistent with predicted findings related to the vast number of daily illnesses (eg, headache, upper respiratory illness or cold) that may be observed in normal subjects over a one month course. One subject (subject # 105) with abdominal “gas” and blood pressure in the central epigastric region but without difficulty swallowing suggests complaints of other gastrointestinal symptoms observed in previous HBOL studies . L-Arginine is treated based on the concept that hemoglobin can interfere with the function of endogenous nitric oxide, which is essential for relaxation in gastrointestinal smooth muscle, especially in the esophagus and intestine Used as a reference for L-arginine is a substrate for nitric oxide synthase to produce nitric oxide. Theoretically, if one had a reduction of nitric oxide from hemoglobin (possibly a combination of heme and nitric oxide), then administration of L-arginine would be beneficial. Obviously, the subject was noted by a transient relief from the symptoms of the subject with L-arginine for about 2 hours. This is not an unexpected finding because the plasma half-life of L-arginine is about 2 hours. Unfortunately, some side effects (nausea and vomiting) occurred and the infusion was stopped. We decided to give him two doses of hyoscyamine, a cholinergic and anticonvulsant drug. The subject had no further symptom complaints and sequelae.

要約すると、HBOLは改善された酸素運搬、および運動の間および休憩中の使用に関連した。HBOLは、相似した血流力学のスペクトラム、安全な実験結果、薬理力学および明らかに観察されたことに対する医学的な現象を生み出した。L−アルギニンを有する介入が胃腸の症状の逆転を生み出すが、その用途は、悪心および嘔吐により限定された。しかしながら、コリン抑制性の療法の使用は、遭遇した胃腸の症状に対する処置に価値があった。   In summary, HBOL has been associated with improved oxygen delivery and use during exercise and during breaks. HBOL has created a similar hemodynamic spectrum, safe experimental results, pharmacodynamics and medical phenomena for what was clearly observed. Interventions with L-arginine produce a reversal of gastrointestinal symptoms, but their use has been limited by nausea and vomiting. However, the use of cholinergic therapies was valuable in treating the gastrointestinal symptoms encountered.


実施例9
血液希釈後の重合化ヘモグロビン溶液の注入による組織酸素飽和の研究
本研究において、左後脚筋肉(腓腹筋)について8匹の犬実験群内で、無−酸素産生溶液を有する等容量血液希釈により麻酔された動物に対する重合化ヘモグロビン溶液の注入の影響を決定するために、局所的な組織酸素飽和レベルを測定した。

Example 9
Study of tissue oxygen saturation by infusion of polymerized hemoglobin solution after blood dilution In this study, anesthesia was performed by equivolumetric blood dilution with an oxygen-free solution in an experimental group of 8 dogs for the left hind leg muscle (gastrocnemius) Local tissue oxygen saturation levels were measured to determine the effect of polymerized hemoglobin solution injection on the treated animals.

局所的な組織酸素分圧は、骨格の筋肉末端から露出した大腿部の動脈での少なくとも200局在pO2 値を測定し、および次いでそれぞれの測定ポイントのヒストグラムにおけるpO2値を表示するために、シグマ−pO2 −ヒストグラフ(モデル番号:KIMOC6650、エッペンドルフ−ネゼアラー(Netherler )−ハインツ GmbH、ハンブルグ、ドイツ)を用いて決定した。 Local tissue oxygen partial pressure measures at least 200 localized pO 2 values in the femoral artery exposed from the muscle ends of the skeleton, and then displays the pO 2 values in the histogram at each measurement point And Sigma-pO 2 -histograph (model number: KIMOC 6650, Eppendorf-Netherler-Heinz GmbH, Hamburg, Germany).

それぞれの測定ポイントで、エッペンドルフ−pO2 −ヒストグラフは、ガラスで絶縁され、テフロン被覆された金微陰極(microcathode)を含有するバネ鋼ケーシングを有する酸素針プローブを用いて、酸素分圧をポーラログラフィー的に測定した。該酸素針プローブは、銀/塩化銀陽極に向かって−700mVで荷電し、それを、該酸素針プローブ挿入部位の近くの皮膚に付着させた。生じた電流は電極チップの酸素分圧に比例し、このように局在の組織酸素飽和の測定が与えられる。 At each measurement point, an Eppendorf-pO 2 -histograph was used to measure the oxygen partial pressure using an oxygen needle probe with a spring steel casing containing a gold microcathode insulated with glass and coated with Teflon. Measured graphically. The oxygen needle probe was charged at -700 mV towards the silver / silver chloride anode, which was attached to the skin near the oxygen needle probe insertion site. The resulting current is proportional to the oxygen partial pressure of the electrode tip, thus providing a measure of localized tissue oxygen saturation.

局所的な酸素飽和測定はマイクロプロセッサー制御されたマニピュレーターの補助で自動的に得られ、それが一連の「ピルグリムステップ(pilgrim steps )」における組織を通した酸素針プローブを動かし、典型的には、前方移動由来の組織の圧迫を和らげるために、0.3mmの後方移動を行った後の1mmの前方移動からなり、実質のpO2値のサンプリングを伴っていた。それぞれの組織酸素飽和測定の終了時に、針プローブは、それぞれの測定が乱されていない、傷付けられていない筋肉組織でのみ行われるような新しい組織位置に移動した。 Local oxygen saturation measurements are obtained automatically with the aid of a microprocessor-controlled manipulator, which moves the oxygen needle probe through the tissue in a series of “pilgrim steps”, typically To relieve the pressure on the tissue from forward movement, it consisted of 1 mm forward movement after 0.3 mm backward movement, accompanied by a substantial sampling of pO 2 values. At the end of each tissue oxygen saturation measurement, the needle probe was moved to a new tissue position such that each measurement was performed only on uninjured muscle tissue.

本研究において、気管内の挿管法の30分前に麻酔の誘導のために、5mg/kgケタミン(ケタネストTM、パーケデービス、ドイツ)および2mg/kgキシラジン(ロンプンTM、バイヤー、ドイツ)を筋肉内注射により8匹の犬に与えた。機械的な換気は酸素中70%の一酸化窒素および1.0%イソフルランを用いて行った。換気は、34および38mmHg間の端−一回(end-tidal )pCO2 を維持するようにセットした。 In this study, intramuscular injection of 5 mg / kg ketamine (Ketanest , Parke Davis, Germany) and 2 mg / kg xylazine (Rompung , Buyer, Germany) for induction of anesthesia 30 minutes prior to endotracheal intubation To 8 dogs. Mechanical ventilation was performed using 70% nitric oxide and 1.0% isoflurane in oxygen. Ventilation, end between 34 and 38 mmHg - was set to maintain once the (end-tidal) pCO 2.

左大腿部動脈に、動脈血圧の浸入測定および血液サンプリングのためにカニューレを挿入した。7−スワン−ガンツカテーテルを、肺動脈圧、中央静脈圧および肺キャピラリー楔圧を測定するために、左大腿部静脈を通して肺動脈に据えた。3mmのカテーテルを、血液交換、および重合化ヘモグロビン溶液の注入のために右外部の頸静脈および左大腿部静脈に据えた。   The left femoral artery was cannulated for infiltration measurement of arterial blood pressure and blood sampling. A 7-Swan-Ganz catheter was placed in the pulmonary artery through the left femoral vein to measure pulmonary artery pressure, central venous pressure and pulmonary capillary wedge pressure. A 3 mm catheter was placed in the right external jugular vein and left femoral vein for blood exchange and infusion of polymerized hemoglobin solution.

外科手術後、麻酔は0.025mg/kg/hrフェンタニル(ヤンセン、ドイツ)および0.4mg/kg/hrミダゾラム(ダルミクムTM、ロッシュ、ドイツ)の継続注入により維持した。筋肉緩和は、0.2mg/kg/hrベキュロニウム(ノーキュロンTM、オルガノン、ドイツ)を用いて達した。換気は空気中30%酸素にセットした。 Following surgery, anesthesia was maintained by continuous infusion of 0.025 mg / kg / hr fentanyl (Jansen, Germany) and 0.4 mg / kg / hr midazolam (Darmicum , Roche, Germany). Muscle relaxation was achieved using 0.2 mg / kg / hr vecuronium (Norcuron , Organon, Germany). Ventilation was set at 30% oxygen in the air.

犬は、ベースラインリーディングをとる前の40分間平衡化させた。ベースラインリーディング後、それぞれの犬は、約35−45%のベースラインヘマトクリットから約25%のヘマトクリットのヘタスターチ、次いで約5%の増加で最終約10%のヘマトクリットのステップワイズで等容量に血液希釈した。約25%、20%、15%および10%のヘマトクリットで、関連する血流力学および組織酸素分圧を測定した。   Dogs were allowed to equilibrate for 40 minutes before taking a baseline reading. After baseline reading, each dog is hemodiluted to an equal volume from about 35-45% baseline hematocrit to about 25% hematocrit hetastarch, then about 5% increase to a final about 10% hematocrit stepwise. did. Associated hemodynamics and tissue oxygen partial pressure were measured at about 25%, 20%, 15% and 10% hematocrit.

約3g Hb/dL血液の血液におけるRBCヘモグロビン濃度と等量である約10%のヘマトクリットに達した後、それぞれの犬をついで重合化ヘモグロビン溶液(HBOC−201、またヘモピュア2TM溶液、バイオピュア社、ボストン、MA)を測定した全ヘモグロビン(RBC由来Hb+重合化Hb溶液由来Hb)を増やすに充分な三回の増加投与で約0.6−1.0g/dL/投与によって注入した。さらなるヘモピュア2TM溶液の記載を、前の実施例で提供する。 After reaching about 10% hematocrit equivalent to the RBC hemoglobin concentration in blood of about 3 g Hb / dL blood, each dog was then treated with a polymerized hemoglobin solution (HBOC-201, also Hemopure 2 TM solution, Biopure , Boston, MA) was injected at approximately 0.6-1.0 g / dL / dose in three incremental doses sufficient to increase total hemoglobin (RBC-derived Hb + polymerized Hb solution-derived Hb) measured. A further description of the hemopure 2 solution is provided in the previous example.

全パラメーターを20分周期の平衡化後、記録した。それぞれの全ヘモグロビンレベル間の時間周期は60分であった。   All parameters were recorded after equilibration for a 20 minute period. The time period between each total hemoglobin level was 60 minutes.

図5は重合化ヘモグロビン溶液の注入が実質的に貧血の犬における局所的な筋肉組織酸素圧を、重合化ヘモグロビン溶液の最初の投与後、3.0g/dLのRBCヘモグロビン濃度に関連する16torrの平均pO2 から、重合化ヘモグロビン溶液の注入により約0.6g/dLまでの全ヘモグロビン濃度を増加によって35torrの正常平均pO2まで増加させることを示す。本研究の実験犬は、血液希釈に先立って、15.8g/dLのRBCヘモグロビン濃度に関連する、33torrの平均筋肉組織酸素圧を有した。結果的に、本研究は、酸素を組織へ運搬するRBCの減らされた有用性により生じた減らされた筋肉組織酸素圧が改善され、少量のヘモグロビンを動物の循環系中に注入することにより、正常値、または上記正常値まで回復させうることを示した。例えば、図5は、重合化ヘモグロビン溶液の注入により、約0.6gHb/dL血漿の全ヘモグロビンにおける増加、血液希釈から約12.8gHb/dL血漿のRBCヘモグロビン濃度における減少に関連する組織酸素圧の減少と同等の、19torrまでの組織酸素圧が増加したことを示す。 FIG. 5 shows local muscle tissue oxygen tension in dogs substantially infused with polymerized hemoglobin solution, 16 torr related to RBC hemoglobin concentration of 3.0 g / dL after the first administration of polymerized hemoglobin solution. From average pO 2 , it is shown that increasing the total hemoglobin concentration to about 0.6 g / dL by injection of polymerized hemoglobin solution increases to a normal average pO 2 of 35 torr. The experimental dogs in this study had an average muscle tissue oxygen tension of 33 torr, associated with an RBC hemoglobin concentration of 15.8 g / dL prior to hemodilution. As a result, this study improves the reduced muscle tissue oxygen tension caused by the reduced utility of RBCs to carry oxygen to the tissue, and injects a small amount of hemoglobin into the animal's circulatory system, It was shown that normal values or the above normal values can be recovered. For example, FIG. 5 shows that the infusion of polymerized hemoglobin solution resulted in an increase in tissue oxygen tension associated with an increase in total hemoglobin of about 0.6 gHb / dL plasma, a decrease in RBC hemoglobin concentration of about 12.8 gHb / dL plasma from hemodilution. It shows an increase in tissue oxygen pressure up to 19 torr, equivalent to a decrease.


実施例 10
動脈RBC流阻害に対する末端組織酸素添加の研究
本研究では、組織酸素圧を、後脚筋肉(m.gastrocnemius)において、対照群(6匹のイヌ)においては90〜93%の大腿部動脈狭窄末端部で、実験群A(7匹のイヌ)においては94%の大腿部動脈狭窄末端部で、増加レベルの重合化ヘモグロビン溶液(Hemopure 2TM溶液、マサチューセッツ州、ボストン、Biopure Corporation製)を狭窄後注入した後、測定した。本研究は、実験群B(6匹のイヌ)における94%の大腿部動脈狭窄末端部での後脚筋肉における組織酸素圧の測定も含んでおり、そこでは、重合化ヘモグロビン(HBOC−201)を狭窄を導入する前に注入した。

Example 10
End-tissue oxygenation study for arterial RBC flow inhibition In this study, tissue oxygen tension was measured in the hind leg muscle (m. Gastrocnemius) and 90-93% femoral artery stenosis in the control group (6 dogs). At the distal end, 94% of the femoral artery stenosis in experimental group A (7 dogs) received an increased level of polymerized hemoglobin solution (Hemopure 2 solution, Biopure Corporation, Boston, Mass.). Measurements were made after injection after stenosis. The study also included measurement of tissue oxygen tension in the hind leg muscle at the distal end of the femoral artery stenosis of 94% in experimental group B (6 dogs), where polymerized hemoglobin (HBOC-201 ) Was injected before introducing stenosis.

全パラメーターを、狭窄後30分、狭窄後45分、(実験群Bのみ)および重合化ヘモグロビン溶液またはヘタスターチ(2−ヒドロキシエチルエーテル)の投与後15分(対照群および実験群Aのみ)の平衡期間後ベースラインで記録した。   All parameters were balanced at 30 minutes after stenosis, 45 minutes after stenosis (experimental group B only) and 15 minutes after administration of polymerized hemoglobin solution or hetastarch (2-hydroxyethyl ether) (control group and experimental group A only). Recorded at baseline after period.

対照および実験群におけるイヌを麻酔し、実施例9で述べたようにモニターした。麻酔誘導に続いて、ベースライン測定を記録した。対照群および実験群Aの後脚筋肉に対するベースライン領域組織酸素圧は図6に提供されている。   Dogs in the control and experimental groups were anesthetized and monitored as described in Example 9. Following anesthesia induction, baseline measurements were recorded. Baseline area tissue oxygen tensions for the hind leg muscles of the control and experimental group A are provided in FIG.

それから、実験群Bの各イヌに、各イヌにおいて測定される全ヘモグロビン(血漿中RBC由来のHb+重合化Hb溶液由来のHb)を約2.0g/dLまで増加させるのに十分な量の重合化ヘモグロビン溶液を注入した。B群イヌの条件は続いて約15〜約30分間平衡化させて、組織酸素圧を実験群Bに対するベースライン値として記録した(図7)。   Then, each dog in experimental group B has a sufficient amount of polymerization to increase the total hemoglobin measured in each dog (Hb from plasma RBC + Hb from polymerized Hb solution) to about 2.0 g / dL. Hemoglobin solution was injected. Group B dog conditions were then allowed to equilibrate for about 15 to about 30 minutes and tissue oxygen tension was recorded as a baseline value for experimental group B (FIG. 7).

それから、各群の各イヌの1つの後脚に対して、血液流が約90〜95%まで減少するまで、大腿部動脈を外科的に曝し、様々な動脈クランプでとめた。血液流を狭窄末端に位置する環状流プローブにより測定した。対照群および実験群Aのイヌ、ならびに実験群Bのイヌにおける狭窄の末端の後脚筋肉について、狭窄の30分後の平均局所組織酸素圧を、それぞれ、図2および3に提供する。これらの図は組織酸素圧(pO2 レベル)の厳密に等価な減少を示し、対照群および実験群Aのイヌに対して末端後脚筋肉での局所低酸素症を生じた(図6)。特に、図2に示されたように、対照群に対して、平均組織酸素圧は、平均ベースライン値の23±2.2トルから平均狭窄後値の8±0.9トルまで減少した。さらに、図6に示されたように、平均組織酸素圧は、実験群Aに対して、平均ベースライン値の27±2.9トルから平均狭窄後値の11±1.1トルまで減少した。さらに、この時に、対照群および実験群Aのイヌに対する末端筋肉組織は青灰色に見えた。 The femoral artery was then surgically exposed and clamped with various arterial clamps until blood flow was reduced to approximately 90-95% for one hind leg of each dog in each group. Blood flow was measured with an annular flow probe located at the end of the stenosis. For the hind leg muscles at the end of the stenosis in the control and experimental group A dogs and the experimental group B dogs, the mean local tissue oxygen tension 30 minutes after stenosis is provided in FIGS. 2 and 3, respectively. These figures show a strictly equivalent decrease in tissue oxygen tension (pO 2 levels), resulting in local hypoxia in the distal hind leg muscles for control and experimental group A dogs (FIG. 6). In particular, as shown in FIG. 2, relative to the control group, the average tissue oxygen pressure decreased from an average baseline value of 23 ± 2.2 torr to an average post-stenosis value of 8 ± 0.9 torr. Furthermore, as shown in FIG. 6, the average tissue oxygen pressure decreased from an average baseline value of 27 ± 2.9 torr to an average post-stenosis value of 11 ± 1.1 torr for experimental group A. . In addition, at this time, the terminal muscle tissue for the control and experimental group A dogs appeared blue-gray.

しかしながら、95%狭窄を誘導する前に重合化ヘモグロビン溶液を注入された実験群Bのイヌに対して、狭窄の30分後に、平均筋肉組織酸素圧の有意な減少は見られなかった。図7に示されたように、実験群Bに対する平均組織酸素圧は、平均ベースライン値の35±6.9トルから平均狭窄後値の32±4.5トルまで減少した。   However, no significant reduction in mean muscle tissue oxygen tension was seen 30 minutes after stenosis in experimental group B dogs that were injected with a polymerized hemoglobin solution prior to inducing 95% stenosis. As shown in FIG. 7, the average tissue oxygen pressure for experimental group B decreased from an average baseline value of 35 ± 6.9 torr to an average post-stenosis value of 32 ± 4.5 torr.

さらに、狭窄の45分後、実験群Bに対して、平均組織酸素圧の36±4.5トルは、ベースライン値から有意には異ならなかった。   Further, 45 minutes after stenosis, for experimental group B, the mean tissue oxygen tension of 36 ± 4.5 torr was not significantly different from baseline values.

図6および7の結果は、動物における「90%以上の」狭窄の誘導は、動物が狭窄の誘導前に重合化ヘモグロビン溶液を予防的に投与された場合を除き、狭窄の組織末端に厳密な低酸素症条件を創り出したことを示す。図7に示されたように、重合化ヘモグロビン溶液を予防的に投与された動物は、狭窄末端の筋肉組織の正常組織酸素圧を維持し、したがって、組織へのRBC流の部分阻害に続く組織低酸素症を防ぐヘモグロビンの予防投与の効力を証明した。   The results of FIGS. 6 and 7 show that the induction of “over 90%” stenosis in animals is strictly at the tissue end of the stenosis, unless the animal was prophylactically administered a polymerized hemoglobin solution prior to induction of stenosis. Indicates that a hypoxic condition was created. As shown in FIG. 7, animals prophylactically administered a polymerized hemoglobin solution maintain normal tissue oxygen tension in the stenotic end muscle tissue, and thus tissue following partial inhibition of RBC flow into the tissue. The efficacy of prophylactic administration of hemoglobin to prevent hypoxia was proved.

狭窄の30分後の酸素圧測定に続き、それから、対照群の各イヌを2回の200mLの追加の投与をヘタスターチで注入した。その投与は、投与あたりイヌにおける全Hbを約0.5〜約0.7g/dLまで増加させるのに必要な重合化ヘモグロビン溶液の体積に相当する体積に一般的に一致する。同時に、実験群Aの各イヌを、投与あたり各イヌにおける測定される全ヘモグロビン(RBC由来のHb+重合化Hb溶液由来のHb)を約0.5〜約0.7g/dLまで増加させるのに十分な2回の追加の投与において、重合化ヘモグロビン溶液を用いて注入した。   Following the oxygen tension measurement 30 minutes after stenosis, each dog in the control group was then injected with two additional 200 mL doses with hetastarch. The administration generally corresponds to a volume that corresponds to the volume of polymerized hemoglobin solution required to increase the total Hb in the dog per administration to about 0.5 to about 0.7 g / dL. At the same time, each dog in experimental group A was allowed to increase the measured total hemoglobin (Hb from RBC + Hb from polymerized Hb solution) to about 0.5 to about 0.7 g / dL in each dog per dose. Infused two additional doses infused with polymerized hemoglobin solution.

対照群の狭窄後脚筋肉に対する注入後局所組織酸素圧は、200mLおよび400mLのヘタスターチ注入について、図2に提供される。観察される平均組織酸素圧は、200mLのヘタスターチ注入に対して10±1.6トルで、400mLのヘタスターチ注入に対して10±1.2トルであった。この図は、低酸素症で色が青灰色のままである末端後脚筋肉での8±0.9トルの狭窄後値と比較して、ヘタスターチの狭窄後注入は狭窄末端の組織酸素添加を改良しなかったことを示す。   Post-injection local tissue oxygen tension for the control group of stenotic hind leg muscles is provided in FIG. 2 for 200 mL and 400 mL hetastarch injections. The observed average tissue oxygen pressure was 10 ± 1.6 torr for a 200 mL hetastarch injection and 10 ± 1.2 torr for a 400 mL hetastarch injection. This figure shows that post-constriction injection of hetastarch shows tissue oxygenation at the end of the stenosis compared to the post-constriction value of 8 ± 0.9 torr in the end hind leg muscle that is hypoxic and remains blue-gray in color. Indicates no improvement.

実験群Aの狭窄後脚筋肉に対する注入後局所的組織酸素圧も、0.5g/dLおよび1.2g/dL Hb溶液注入について、図2に提供する。観察される平均組織酸素圧は、血漿Hb(および全Hb)における0.5g/dLの増加と関連する20±2.4トルであり、血漿Hb(および全Hb)における1.2g/dLの増加と関連する29±2.8トルであった。この図は、11±1.1トルの狭窄後平均酸素圧に比較して、ヘモグロビン溶液の狭窄後注入が有意に狭窄への後脚筋肉末端に対する平均組織酸素圧を増加させ、したがって低酸素症条件を緩和させたたことを示す。   Post-injection local tissue oxygen tension to the stenotic hind leg muscle of experimental group A is also provided in FIG. 2 for 0.5 g / dL and 1.2 g / dL Hb solution injection. The observed average tissue oxygen tension is 20 ± 2.4 Torr associated with an increase of 0.5 g / dL in plasma Hb (and total Hb), and 1.2 g / dL in plasma Hb (and total Hb) 29 ± 2.8 torr associated with the increase. This figure shows that post-stenosis infusion of hemoglobin solution significantly increased the mean tissue oxygen pressure to the hind leg muscle end to stenosis and thus hypoxia compared to the post-stenosis mean oxygen tension of 11 ± 1.1 torr Indicates that the condition has been relaxed.

また、改良された組織酸素添加は、ヘモグロビン溶液注入に続く青灰色から赤茶色への狭窄筋肉の色の変化により立証される。   Improved tissue oxygenation is also evidenced by a change in stenotic muscle color from blue-gray to red-brown following hemoglobin solution infusion.

比較群および実験群Aを比較した時に、ベースラインまたは狭窄後組織酸素圧間に有意な違いはなかった。しかしながら、等容量のヘタスターチを受けた比較群と比較して、1回目のHb投与後(p<0.01)および2回目のHb投与後(p<0.001)の実験群Aにおける組織酸素圧の高い有意な増加があった。   There was no significant difference between baseline or post-stenotic tissue oxygen tension when comparing comparative group and experimental group A. However, tissue oxygen in experimental group A after the first Hb administration (p <0.01) and after the second Hb administration (p <0.001) compared to the comparative group that received an equal volume of hetastarch. There was a significant increase in pressure.

平均酸素圧の比較は図6に提供されていて、重合化ヘモグロビン代用血液での治療と比較して、非酸素含有血漿増量剤、特にヘタスターチで狭窄末端の低酸素組織の治療の相対的な効能を示している。ここで立証されたように、ヘタスターチの注入は、狭窄末端筋肉組織において、平均組織酸素圧を改良しなかった。対照的に、重合化ヘモグロビン溶液の注入は、ベースラインと比較した時の正常値に対して、狭窄末端筋肉組織において、平均筋肉組織酸素圧を有意に改良した。   A comparison of mean oxygen tension is provided in FIG. 6 and shows the relative efficacy of treatment of hypoxic tissue at the end of stenosis with non-oxygen-containing plasma extenders, especially hetastarch, compared to treatment with polymerized hemoglobin blood substitute. Is shown. As demonstrated here, infusion of hetastarch did not improve mean tissue oxygen tension in stenotic distal muscle tissue. In contrast, infusion of polymerized hemoglobin solution significantly improved mean muscle tissue oxygen tension in stenotic distal muscle tissue relative to normal values when compared to baseline.


実施例 11
RBC流阻害を有する微小血管系におけるヘモグロビン溶液流の研究
麻酔の誘導に続いて、スプラグー−ドーリーラット(Sprague−Dawley rat)の腹部を外科的に開き、小腸および結合する腸管膜を曝した。それから、腸管膜中での微小循環をビデオ顕微鏡のもとで観察した。腸管膜中に、血栓症の毛細血管が、関連するRBC流の完全な妨害と共に同定された。光学ドップラー速度計(Texas A&M Microvascular Research Inst.)を用いると、この毛細血管を通るRBC流の測定はゼロのドップラー値を与えた。このことは、この毛細血管を通るRBC流がないことを示す。

Example 11
Study of hemoglobin solution flow in microvasculature with RBC flow inhibition Following induction of anesthesia, the abdomen of Sprague-Dawley rat was surgically opened to expose the small intestine and the associated intestinal membrane. The microcirculation in the intestinal membrane was then observed under a video microscope. In the mesentery, thrombotic capillaries were identified with complete obstruction of the associated RBC flow. Using an optical Doppler velocimeter (Texas A & M Microvascular Research Inst.), Measurement of RBC flow through this capillary gave zero Doppler values. This indicates that there is no RBC flow through this capillary.

重合化ヘモグロビン溶液(HBOC−201、マサチューセッツ州、ボストン、バイオピュアコーポレーション)を蛍光色素、具体的にはフルオレセインイソチオシアネートで標識し、それから、ラットの腹腔から遠い位置に静脈内注射した。   Polymerized hemoglobin solution (HBOC-201, Boston, Mass., BioPure Corporation) was labeled with a fluorescent dye, specifically fluorescein isothiocyanate, and then injected intravenously at a location remote from the peritoneal cavity of the rat.

重合化ヘモグロビン溶液中のヘモグロビンを、ウィルダースピン(Wilderspin)によりAnal.biochem.,132:449(1982)に、およびオーシアタ(Ohshiata)によりAnal.biochem.,215:17−23(1993)に記載された方法を改良して用いることによってフルオレセインイソチオシアネート(以下「FITC」と称する)で標識した。FITC標識のストック溶液を6.6gのFITCを615mLの100mMホウ酸緩衝液(pH9.5)に溶解させることにより調製した。重合化ヘモグロビン溶液(13g Hb/dLで923mL)を、512mLのホウ酸緩衝液で平衡化した窒素フラッシュされた容器に負荷した。それから、FITC/ホウ酸緩衝液を11.8mL/分で静的混合機ループを通じて、ヘモグロビン/ホウ酸混合物に加えた。反応を2時間室温で窒素環境中で攪拌し続けながら行なった。30kDの膜(Millipore Pellicon,5平方フィート)を用いて7回の乳酸保存溶液(pH 7.7)での体積交換に対するダイアフィルトレーションにより、残りのFITCを除いた。最後の交換後、システムを8.6g/dLヘモグロビンに濃縮し、材料を、嫌気的方法を用いて60mLシリンジで窒素除去10mLバキュテイナーチューブに等分した。チューブを薄いホイルで包み、使用するまで4℃で保存した。FITC:Hbの10:1モル比は、反応に用いると、標識Hb産物中でFITC:Hbの5:1の比を与えた。   Hemoglobin in the polymerized hemoglobin solution was obtained by Anal. biochem. 132: 449 (1982) and by Ohshiata, Anal. biochem. 215: 17-23 (1993) and labeled with fluorescein isothiocyanate (hereinafter referred to as “FITC”). A stock solution of FITC label was prepared by dissolving 6.6 g of FITC in 615 mL of 100 mM borate buffer (pH 9.5). Polymerized hemoglobin solution (923 mL at 13 g Hb / dL) was loaded into a nitrogen flushed vessel equilibrated with 512 mL borate buffer. The FITC / borate buffer was then added to the hemoglobin / borate mixture through a static mixer loop at 11.8 mL / min. The reaction was carried out for 2 hours at room temperature with continued stirring in a nitrogen environment. The remaining FITC was removed by diafiltration for volume exchange with 7 lactic acid stock solutions (pH 7.7) using a 30 kD membrane (Millipore Pellicon, 5 sq ft). After the last exchange, the system was concentrated to 8.6 g / dL hemoglobin and the material was aliquoted into nitrogen-removed 10 mL vacutainer tubes with a 60 mL syringe using an anaerobic method. The tube was wrapped in a thin foil and stored at 4 ° C. until use. A 10: 1 molar ratio of FITC: Hb, when used in the reaction, gave a 5: 1 ratio of FITC: Hb in the labeled Hb product.

標識ヘモグロビンの注入に続き、約1分内に、標識ヘモグロビンが、赤血球細胞の停滞し、体積した凝集を通過して、血栓症毛細血管を通じて入ったり流れたりするのが観察された。   Following infusion of labeled hemoglobin, it was observed that within about 1 minute, labeled hemoglobin entered and flowed through the thrombotic capillaries through stagnation of red blood cells, passing through agglomerated aggregates.

本研究の結果は、ヘモグロビンが、RBC流が制限されまたは排除される微小血管系を通じて流れることができ、それによって、RBC流がない血栓症毛細血管に関連した組織にヘモグロビンによる増加した酸素輸送をさせていることを示している。   The results of this study show that hemoglobin can flow through the microvasculature where RBC flow is restricted or eliminated, thereby increasing hemoglobin-induced oxygen transport to tissues associated with thrombotic capillaries without RBC flow. It shows that you are letting.


均等物
当業者であれば、単なる日常的実験手法により、本明細書に記載された発明の具体的態様に対する多くの均等物を認識し、あるいは確認することができるであろう。これらのおよび他の全ての均等物は下記クレームに記載されるような本発明の範疇に含まれるものである。

Equivalents Those skilled in the art will recognize, or be able to ascertain using no more than routine experimentation, many equivalents to the specific embodiments of the invention described herein. These and all other equivalents are intended to be included within the scope of the present invention as set forth in the following claims.

本発明の態様として、以下のものが挙げられる。
[1]ヘモグロビンを含む赤血球画分をクロマトグラフィーカラムに供し、pH勾配で精製ヘモグロビン製剤を溶出することからなり、そうすることによってヘモグロビン溶出物を生成する、実質的に他の血液蛋白質成分および混入物を含まない精製ヘモグロビン製剤の製造方法。
[2]ヘモグロビンを含む赤血球画分が、下記工程からなる方法により得られる、前記[1]記載の方法:
a)血液を抗凝固剤と混合して血液溶液を生成させる工程;
b)該血液溶液中の赤血球を洗浄する工程;
c)洗浄した赤血球を白血球から分離する工程;および
d)分離した赤血球を破壊し、そうすることによって、ヘモグロビンを含む赤血球画分を含有する蛋白質と細胞の破片との混合物を得る工程。
[3]下記工程をさらに含んでなる前記[2]記載の方法:
a)細胞の破片から蛋白質を分離し、そうすることによって、蛋白質抽出物を得る工程;
b)該蛋白質抽出物を分画して高分子量の蛋白質を除去し、そうすることによって、ヘモグロビンを含む低分子量の蛋白質画分を得る工程;および
c)限外濾過により低分子量の蛋白質画分中のヘモグロビンを濃縮し、そうすることによって、ヘモグロビンを含む精製赤血球画分を生成する工程。
[4]下記工程をさらに含んでなる前記[3]記載の方法:
a)ヘモグロビン溶出物中のヘモグロビンを脱酸素化させて、脱酸素化ヘモグロビン溶液を生成させる工程;
b)該脱酸素化ヘモグロビン溶液と第1の還元剤とを混合して、酸化安定脱酸素化ヘモグロビン溶液を生成させる工程;
c)該酸化安定脱酸素化ヘモグロビン溶液と架橋剤とを混合して、重合化反応混合物を生成させる工程;
d)該重合化反応混合物を重合化し、そうすることによって、安定重合化ヘモグロビン溶液を生成させる工程;および
e)生理学的溶液および第2の還元剤の存在下で、非重合化ヘモグロビンから重合化ヘモグロビン溶液を精製する工程、該工程により、重合化ヘモグロビン溶液が生理学的に許容され得るように作られ、該還元剤が酸素を捕獲し、そうすることによって、安定な重合化精製ヘモグロビン製剤を生成する工程。
[5]限外濾過膜を用いるダイアフィルトレーション(diafiltration )により、重合化ヘモグロビン溶液を非重合化ヘモグロビンから精製する、前記[4]記載の方法。
[6]重合化反応混合物を化学的に還元することにより、重合化反応混合物を分子量の分布において安定化させる、前記[4]記載の方法。
[7]赤血球画分を、ヘモグロビンからのエンドトキシンのイオン交換アフィニティー分離のためのパッキングからなるクロマトグラフィーカラムに供する、前記[1]記載の方法。
[8]下記工程をさらに含んでなる前記[1]記載の方法:
a)赤血球を含む血液と抗凝固剤とを混合して血液溶液を生成させる工程;
b)等張液で該血液溶液を希釈する工程;
c)該希釈血液溶液を濾過して、赤血球からより小さな血漿成分を分離する工程;
d)該濾過した血液溶液を遠心分離して、赤血球から白血球を分離する工程;
e)赤血球を表面に向け、赤血球の少なくとも一部の細胞膜を破り、ヘモグロビン溶液を生成させる工程;
f)該ヘモグロビン溶液を限外濾過して、ヘモグロビン溶液から大きな細胞の破片を除去する工程;および
g)該ヘモグロビン溶液を限外濾過して、ヘモグロビン溶液から小さな非ヘモグロビン成分を除去し、そうすることによって、ヘモグロビンを含む精製赤血球画分を製造する工程。
[9]下記工程をさらに含んでなる前記[8]記載の方法:
a)ヘモグロビン溶出物を脱酸素化させて、脱酸素化ヘモグロビン溶液を生成させる工程;
b)該脱酸素化ヘモグロビン溶液と還元剤とを混合して、酸化安定脱酸素化ヘモグロビン溶液を生成させる工程;
c)該酸化安定脱酸素化ヘモグロビン溶液と架橋剤とを混合して、重合化反応混合物を生成させる工程;
d)該重合化反応混合物を重合化し、そうすることによって、重合化ヘモグロビン溶液を生成させる工程;
e)該重合化ヘモグロビン溶液と塩基溶液とを接触させる工程、該工程により 、重合化ヘモグロビン溶液が塩基性になる工程;
f)該塩基性重合化ヘモグロビン溶液と水素化ホウ素ナトリウムとを接触させる工程、該工程により不安定結合が還元され、そうすることによって、安定重合化ヘモグロビン溶液を生成する工程;
g)生理学的溶液を用いて、該安定重合化ヘモグロビン溶液をダイアフィルトレーションする工程、該工程により重合化ヘモグロビン溶液が生理学的に許容され得るように作られ、そうすることによって、超純粋な安定重合化ヘモグロビン製剤を生成する工程;および
h)該超純粋な安定重合化ヘモグロビン製剤を濾過して、該超純粋な安定重合化ヘモグロビン製剤から四量体ヘモグロビンを分離する工程。
[10]実質的に酸素のない雰囲気下で、ヘモグロビン製剤を維持することからなる、ヘモグロビン製剤の酸化安定性を保護する方法。
[11]下記工程からなる、ヘモグロビン溶液に含まれるヘモグロビンからの重合化ヘモグロビン溶液の製造方法:
a)該ヘモグロビン溶液と還元剤とを混合する工程、該工程によりヘモグロビン溶液が脱酸素化し、そうすることによって、酸素安定化脱酸素化ヘモグロビン溶液を生成する工程;
b)該混合した該酸素安定化脱酸素化ヘモグロビン溶液と架橋剤とを混合し、そうすることによって、重合化反応混合物を生成する工程;および
c)該重合化反応混合物を重合化し、そうすることによって、重合化ヘモグロビン溶液を生成する工程。
[12]下記工程からなる、ヘモグロビン溶液に含まれるヘモグロビンからの重合化ヘモグロビン溶液の製造方法:
a)該ヘモグロビン溶液を脱酸素化し、そうすることによって、脱酸素化ヘモグロビン溶液を生成する工程;
b)該脱酸素化ヘモグロビン溶液と第1の還元剤とを混合し、そうすることによって、酸素安定化脱酸素化ヘモグロビン溶液を生成する工程;
c)該混合した該酸素安定化脱酸素化ヘモグロビン溶液と架橋剤とを混合し、そうすることによって、重合化反応混合物を生成する工程;および
d)該重合化反応混合物を重合化し、そうすることによって、重合化ヘモグロビン溶液を生成する工程。
[13]架橋剤がジアルデヒドであり、重合化反応混合物が加熱により重合化される前記[12]記載の方法。
[14]下記工程をさらに含んでなる前記[13]記載の方法:
a)重合化ヘモグロビン溶液とアルカリ溶液とを接触させる工程、該工程により、重合化ヘモグロビン溶液が塩基性になる工程;
b)該塩基性重合化ヘモグロビン溶液と第2の還元剤とを接触させる工程、該工程により安定な還元重合化ヘモグロビン溶液を生成させる工程;および
c)7.9以下のpHを有する第1の生理学的溶液を用いて、該安定な還元重合化ヘモグロビン溶液をダイアフィルトレーションする工程、該工程により還元重合化ヘモグロビン溶液が生理学的に許容され得るように作られ、そうすることによって、安定重合化ヘモグロビン溶液を生成する工程。
[15]7.6〜7.9のpHを有する第2の生理学的溶液を用いて、重合化ヘモグロビンから非重合化ヘモグロビンを分離するのに適当なフィルターに対して、安定重合化ヘモグロビン溶液をダイアフィルトレーションする工程をさらに含んでなる前記[14]記載の方法。
[16]哺乳類のヘモグロビンがウシヘモグロビンであり;第1の還元剤がN−アセチル−L−システインであり;ジアルデヒドがグルタルアルデヒドであり;アルカリ溶液がアルカリホウ酸緩衝液であり;第2の還元剤が水素化ホウ素ナトリウムであり;ならびに第1の生理学的溶液が、27mM乳酸ナトリウム、12mM NAC、115mM NaCl、4mM KClおよび1.36mM CaCl2 を含み、約5のpHを有する前記[15]記載の方法。
[17]下記からなる安定重合化ヘモグロビン溶液:
a)重合化ヘモグロビン;および
b)該重合化ヘモグロビンを安定化させる還元剤。
[18]還元剤が、N−アセチル−L−システイン、D,L−システイン、グルタチオン、γ−グルタミル−システイン、2−メルカプトエタノール、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール、ジチオエリトリトール、ジチオトレイトール、チオグリコレート、1,4−ブタンジチオール、クエン酸塩;クエン酸、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸および還元型フラビンアデニンジヌクレオチドからなる群より選ばれる、前記[17]記載の安定重合化ヘモグロビン溶液。
[19]前記[1]記載の方法により製造された安定重合化ヘモグロビン溶液。
[20]下記特徴を有する、溶液1リットル当たり120〜140gのヘモグロビンの濃度の哺乳類ヘモグロビンからなる安定重合化ヘモグロビン溶液:
a)15重量%未満の含有量のメトヘモグロビン;
b)10重量%以下の含有量のオキシヘモグロビン;
c)ミリリットル当たり0.5エンドトキシンユニット未満の濃度のエンドトキシン;
d)15重量%以下の500,000ダルトンを越える分子量を有する重合化ヘモグロビン;および
e)5重量%以下の安定化されていない四量体ヘモグロビンであるヘモグロビン。
[21]下記特徴を有する、溶液1リットル当たり10〜250gのヘモグロビンの濃度の哺乳類ヘモグロビンからなる安定重合化ヘモグロビン溶液:
a)15重量%未満の含有量のメトヘモグロビン;
b)10重量%以下の含有量のオキシヘモグロビン;
c)ミリリットル当たり0.5エンドトキシンユニット未満の濃度のエンドトキシン;
d)15重量%以下の500,000ダルトンを越える分子量を有する重合化ヘモグロビン;
e)10重量%以下の65,000ダルトン未満の分子量を有する重合化ヘモグロビン;および
f)5重量%以下の32,000ダルトン未満の分子量を有するヘモグロビン。
[22]低下した赤血球の流量を有する脊椎動物の組織において、組織の酸素添加を増加させる医薬の製造のための前記[19]、[20]または[21]記載の安定重合化ヘモグロビン溶液の使用。
[23]低下した赤血球の流量に対する予防法として、組織の酸素添加を増加させるかまたは酸素欠乏を予防する医薬の製造のための前記[19]、[20]または[21]記載の安定重合化ヘモグロビン溶液の使用。
[24]脊椎動物の組織において、低下した赤血球の流量を有する組織の酸素添加を増加させる方法であって、少なくとも1回の投与量のヘモグロビンを脊椎動物の循環系に導入することからなる方法。
[25]脊椎動物において、低下した赤血球の流量の結果としての低下した酸素添加に対する予防法として、脊椎動物において組織の酸素添加を増加させるかまたは酸素欠乏を予防する方法であって、少なくとも1回の投与量のヘモグロビンを脊椎動物の循環系に導入することからなる方法。
The following are mentioned as an aspect of this invention.
[1] Substantially other blood protein components and contaminants comprising subjecting the red blood cell fraction containing hemoglobin to a chromatography column and eluting the purified hemoglobin preparation with a pH gradient, thereby producing a hemoglobin eluate A method for producing a purified hemoglobin preparation which does not contain a product.
[2] The method according to [1] above, wherein the red blood cell fraction containing hemoglobin is obtained by a method comprising the following steps:
a) mixing blood with an anticoagulant to produce a blood solution;
b) washing the red blood cells in the blood solution;
c) separating the washed red blood cells from the white blood cells; and d) destroying the separated red blood cells, thereby obtaining a mixture of proteins and cell debris containing the red blood cell fraction containing hemoglobin.
[3] The method according to [2], further comprising the following steps:
a) separating the protein from the cell debris and thereby obtaining a protein extract;
b) fractionating the protein extract to remove high molecular weight proteins, thereby obtaining a low molecular weight protein fraction containing hemoglobin; and c) a low molecular weight protein fraction by ultrafiltration. Concentrating the hemoglobin in it, thereby producing a purified red blood cell fraction containing hemoglobin.
[4] The method according to [3], further comprising the following steps:
a) deoxygenating hemoglobin in the hemoglobin eluate to produce a deoxygenated hemoglobin solution;
b) mixing the deoxygenated hemoglobin solution with a first reducing agent to produce an oxidatively stable deoxygenated hemoglobin solution;
c) mixing the oxidatively stable deoxygenated hemoglobin solution and a crosslinking agent to form a polymerization reaction mixture;
d) polymerizing the polymerization reaction mixture, thereby producing a stable polymerized hemoglobin solution; and e) polymerizing from unpolymerized hemoglobin in the presence of a physiological solution and a second reducing agent. A step of purifying the hemoglobin solution, whereby the polymerized hemoglobin solution is made physiologically acceptable, and the reducing agent captures oxygen, thereby producing a stable polymerized purified hemoglobin formulation Process.
[5] The method according to the above [4], wherein the polymerized hemoglobin solution is purified from non-polymerized hemoglobin by diafiltration using an ultrafiltration membrane.
[6] The method according to [4] above, wherein the polymerization reaction mixture is stabilized in molecular weight distribution by chemically reducing the polymerization reaction mixture.
[7] The method according to [1] above, wherein the erythrocyte fraction is subjected to a chromatography column comprising a packing for ion exchange affinity separation of endotoxin from hemoglobin.
[8] The method according to [1], further comprising the following steps:
a) mixing blood containing red blood cells with an anticoagulant to produce a blood solution;
b) diluting the blood solution with an isotonic solution;
c) filtering the diluted blood solution to separate smaller plasma components from red blood cells;
d) centrifuging the filtered blood solution to separate white blood cells from red blood cells;
e) directing erythrocytes to the surface, rupturing at least some cell membranes of erythrocytes to produce a hemoglobin solution;
f) ultrafiltration of the hemoglobin solution to remove large cell debris from the hemoglobin solution; and g) ultrafiltration of the hemoglobin solution to remove small non-hemoglobin components from the hemoglobin solution, and so on. A step of producing a purified red blood cell fraction containing hemoglobin.
[9] The method according to [8], further comprising the following steps:
a) deoxygenating the hemoglobin eluate to produce a deoxygenated hemoglobin solution;
b) mixing the deoxygenated hemoglobin solution and a reducing agent to produce an oxidatively stable deoxygenated hemoglobin solution;
c) mixing the oxidatively stable deoxygenated hemoglobin solution and a crosslinking agent to form a polymerization reaction mixture;
d) polymerizing the polymerization reaction mixture, thereby producing a polymerized hemoglobin solution;
e) a step of bringing the polymerized hemoglobin solution into contact with the base solution, a step of rendering the polymerized hemoglobin solution basic by the step;
f) contacting the basic polymerized hemoglobin solution with sodium borohydride, reducing unstable bonds by the process, thereby producing a stable polymerized hemoglobin solution;
g) diafiltering the stable polymerized hemoglobin solution with a physiological solution, wherein the polymerized hemoglobin solution is made physiologically acceptable, so that the ultrapure Producing a stable polymerized hemoglobin formulation; and h) filtering the ultrapure stable polymerized hemoglobin formulation to separate tetrameric hemoglobin from the ultrapure stable polymerized hemoglobin formulation.
[10] A method for protecting the oxidative stability of a hemoglobin preparation, comprising maintaining the hemoglobin preparation in an atmosphere substantially free of oxygen.
[11] A method for producing a polymerized hemoglobin solution from hemoglobin contained in the hemoglobin solution, comprising the following steps:
a) mixing the hemoglobin solution and a reducing agent, deoxygenating the hemoglobin solution by the step, and thereby producing an oxygen-stabilized deoxygenated hemoglobin solution;
b) mixing the mixed oxygen-stabilized deoxygenated hemoglobin solution and a cross-linking agent, thereby forming a polymerization reaction mixture; and c) polymerizing the polymerization reaction mixture, and so on. Thereby producing a polymerized hemoglobin solution.
[12] A method for producing a polymerized hemoglobin solution from hemoglobin contained in the hemoglobin solution, comprising the following steps:
a) deoxygenating the hemoglobin solution, thereby producing a deoxygenated hemoglobin solution;
b) mixing the deoxygenated hemoglobin solution with a first reducing agent, thereby producing an oxygen stabilized deoxygenated hemoglobin solution;
c) mixing the mixed oxygen-stabilized deoxygenated hemoglobin solution and a cross-linking agent, thereby forming a polymerization reaction mixture; and d) polymerizing the polymerization reaction mixture, and so on. Thereby producing a polymerized hemoglobin solution.
[13] The method according to [12], wherein the crosslinking agent is a dialdehyde, and the polymerization reaction mixture is polymerized by heating.
[14] The method according to [13], further comprising the following steps:
a) a step of bringing a polymerized hemoglobin solution into contact with an alkaline solution, a step in which the polymerized hemoglobin solution becomes basic by the step;
b) contacting the basic polymerized hemoglobin solution with a second reducing agent; producing a stable reductively polymerized hemoglobin solution by the process; and c) a first having a pH of 7.9 or less. Diafiltering the stable reduced-polymerized hemoglobin solution with a physiological solution, whereby the reduced-polymerized hemoglobin solution is made physiologically acceptable, thereby allowing stable polymerization Producing a hemoglobin solution.
[15] Using a second physiological solution having a pH of 7.6 to 7.9, a stable polymerized hemoglobin solution is applied to a filter suitable for separating non-polymerized hemoglobin from polymerized hemoglobin. The method according to [14], further comprising a step of diafiltration.
[16] The mammalian hemoglobin is bovine hemoglobin; the first reducing agent is N-acetyl-L-cysteine; the dialdehyde is glutaraldehyde; the alkaline solution is an alkaline borate buffer; The reducing agent is sodium borohydride; and the first physiological solution comprises 27 mM sodium lactate, 12 mM NAC, 115 mM NaCl, 4 mM KCl and 1.36 mM CaCl 2 and has a pH of about 5 [15] The method described.
[17] A stable polymerized hemoglobin solution comprising:
a) polymerized hemoglobin; and b) a reducing agent that stabilizes the polymerized hemoglobin.
[18] The reducing agent is N-acetyl-L-cysteine, D, L-cysteine, glutathione, γ-glutamyl-cysteine, 2-mercaptoethanol, 2,3-dimercapto-1-propanol, dithioerythritol, dithiothreitol. Thioglycolate, 1,4-butanedithiol, citrate; selected from the group consisting of citric acid, reduced nicotinamide adenine dinucleotide, reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate and reduced flavin adenine dinucleotide, The stable polymerized hemoglobin solution according to the above [17].
[19] A stable polymerized hemoglobin solution produced by the method of [1].
[20] A stable polymerized hemoglobin solution comprising mammalian hemoglobin at a concentration of 120-140 g hemoglobin per liter of solution having the following characteristics:
a) methemoglobin with a content of less than 15% by weight;
b) oxyhemoglobin with a content of 10% by weight or less;
c) endotoxin at a concentration of less than 0.5 endotoxin units per milliliter;
d) polymerized hemoglobin having a molecular weight of not more than 15% by weight and exceeding 500,000 daltons; and e) hemoglobin which is not more than 5% by weight of unstabilized tetrameric hemoglobin.
[21] A stable polymerized hemoglobin solution comprising mammalian hemoglobin at a concentration of 10 to 250 g hemoglobin per liter of solution having the following characteristics:
a) methemoglobin with a content of less than 15% by weight;
b) oxyhemoglobin with a content of 10% by weight or less;
c) endotoxin at a concentration of less than 0.5 endotoxin units per milliliter;
d) polymerized hemoglobin having a molecular weight of not more than 15% by weight and exceeding 500,000 daltons;
e) Polymerized hemoglobin having a molecular weight of less than 10% by weight and less than 65,000 daltons; and f) Hemoglobin having a molecular weight of less than 5% by weight and less than 32,000 daltons.
[22] Use of the stabilized polymerized hemoglobin solution according to the above [19], [20] or [21] for the manufacture of a medicament for increasing tissue oxygenation in vertebrate tissues having a reduced red blood cell flow rate .
[23] Stable polymerization according to the above [19], [20] or [21] for the manufacture of a medicament for increasing tissue oxygenation or preventing oxygen deficiency as a preventive method against the decreased red blood cell flow rate Use of hemoglobin solution.
[24] A method of increasing oxygenation of a tissue having a reduced flow rate of red blood cells in a vertebrate tissue, the method comprising introducing at least one dose of hemoglobin into the vertebrate circulatory system.
[25] A method of preventing tissue oxygenation or preventing oxygen deficiency in a vertebrate as a preventive measure against decreased oxygenation as a result of decreased red blood cell flow in a vertebrate, at least once A method comprising introducing a dose of hemoglobin into a vertebrate circulatory system.

図1Aは、本発明の安定重合化ヘモグロビン代用血液の製造方法の概略的な流れ図を示す。FIG. 1A shows a schematic flow chart of the method for producing stable polymerized hemoglobin blood substitute of the present invention. 図1Bは、本発明の安定重合化ヘモグロビン代用血液の製造方法の概略的な流れ図を示す。FIG. 1B shows a schematic flow chart of the method for producing the stable polymerized hemoglobin blood substitute of the present invention. 図1Cは、本発明の安定重合化ヘモグロビン代用血液の製造方法の概略的な流れ図を示す。FIG. 1C shows a schematic flow chart of the method for producing the stable polymerized hemoglobin blood substitute of the present invention. 図2は、室内の空気で呼吸し、種々の量のヘモグロビン代用血液または10%デキストラン(Dextrane) 40 および0.9%生理食塩水である合成コロイド溶液(RHEOMACRODEX-Saline)で治療を受けた、血液量が正常で、血液希釈された急性脾摘出ビーグル犬における1gの赤血球ヘモグロビン当たりの動脈の酸素のプロットである。FIG. 2 shows breathing with room air and treatment with various amounts of blood substitute for hemoglobin or synthetic colloidal solution (RHEOMACRODEX-Saline) with 10% dextran 40 and 0.9% saline. FIG. 5 is a plot of arterial oxygen per gram of red blood cell hemoglobin in a normal splenectomized and blood diluted acute splenectomized beagle dog. 図3は、室内の空気で呼吸し、種々の量のヘモグロビン代用血液または合成コロイド溶液(RHEOMACRODEX-Saline)で治療を受けた、血液量が正常で、血液希釈された急性脾摘出ビーグル犬に対する動脈の全酸素含有量のプロットである。Figure 3 shows an artery for a normal, blood-diluted acute splenectomized beagle dog breathing with room air and treated with various amounts of hemoglobin blood substitute or synthetic colloid solution (RHEOMACRODEX-Saline). Is a plot of the total oxygen content. 図4は、室内の空気で呼吸し、種々の量のヘモグロビン代用血液または合成コロイド溶液(RHEOMACRODEX-Saline)で治療を受けた、血液量が正常で、血液希釈された急性脾摘出ビーグル犬における酸素の送達のプロットである。Figure 4 shows oxygen in normal, blood-diluted acute splenectomized beagle dogs breathing with room air and treated with various amounts of hemoglobin blood substitute or synthetic colloid solution (RHEOMACRODEX-Saline). Is a plot of the delivery of. 図5は、下記条件下、1)15.8g/dLの平均RBCヘモグロビン(Hb)濃度のベースライン、2)3.0g/dLの平均RBCヘモグロビン濃度までヘタスターチ(hetastarch)で等容量に血液希釈した後、3)3.0g/dLの平均RBCヘモグロビン濃度までヘタスターチで等容量に血液希釈した後、約0.6g/dLの血漿Hb濃度に上昇するまで重合化ヘモグロビン溶液を注入し、全ヘモグロビン濃度が約3.6g/dLになる、4)3.0g/dLの平均RBCヘモグロビン濃度までヘタスターチで等容量に血液希釈した後、約1.6g/dLの血漿Hb濃度に上昇するまで重合化ヘモグロビン溶液を注入し、全ヘモグロビン濃度が約4.6g/dLになる、および5)3.0g/dLの平均RBCヘモグロビン濃度までヘタスターチで等容量に血液希釈した後、約2.6g/dLの血漿Hb濃度に上昇するまで重合化ヘモグロビン溶液を注入し、全ヘモグロビン濃度が約5.6g/dLになる条件下で、実施例9に記載の実験犬に対する後脚組織平均酸素圧(torr)のプロットである。Figure 5 shows the following conditions: 1) Baseline of average RBC hemoglobin (Hb) concentration of 15.8 g / dL, 2) Blood dilution to equal volume with hetastarch to an average RBC hemoglobin concentration of 3.0 g / dL 3) After hemodiluting to an average volume of RBC hemoglobin of 3.0 g / dL with an equal volume of blood with a starch starch, a polymerized hemoglobin solution is injected until the plasma Hb concentration is increased to about 0.6 g / dL. The concentration is about 3.6 g / dL. 4) After blood dilution to an average volume of RBC hemoglobin of 3.0 g / dL with an equal volume of hemostarch, polymerization is performed until the plasma Hb concentration is increased to about 1.6 g / dL. Inject the hemoglobin solution to a total hemoglobin concentration of about 4.6 g / dL, and 5) Hetace to an average RBC hemoglobin concentration of 3.0 g / dL After the blood is diluted to an equal volume with an aqueous solution, the polymerized hemoglobin solution is injected until the plasma Hb concentration is increased to about 2.6 g / dL, and the total hemoglobin concentration is about 5.6 g / dL. 10 is a plot of hind limb tissue mean oxygen tension (torr) for the experimental dog described in Example 9. 図6は、下記条件下、1)ベースライン、2)各犬の大腿動脈の狭窄を確立(すなわち、実験群Aの犬に対して94%の狭窄および対照群の犬に対して90〜93%の狭窄)した30分後、3)各犬の狭窄の近傍の通常の循環系に、約0.5g/dLまで血漿ヘモグロビン濃度を上昇させるのに十分な量で、実験犬に重合化ヘモグロビン溶液量(または対照犬にヘタスターチ溶液を等容量)を静脈内に注射した30分後、および4)各犬の狭窄の近傍の通常の循環系に、約1.2g/dLまで血漿ヘモグロビン濃度を上昇させるのに十分な量で、実験犬に重合化ヘモグロビン溶液量(または対照犬にヘタスターチ溶液を等容量)を静脈内に注射した30分後に対する実施例10に記載の実験群Aの犬と比較した対照の犬に対する平均後脚組織酸素圧(torr)のプロットである。FIG. 6 shows the following conditions: 1) Baseline, 2) Establishing femoral artery stenosis for each dog (ie, 94% stenosis for experimental group A dogs and 90-93 for control dogs). 30 minutes after 3% stenosis) 3) polymerized hemoglobin in laboratory dogs in an amount sufficient to raise the plasma hemoglobin concentration to about 0.5 g / dL into the normal circulatory system near each dog's stenosis 30 minutes after intravenous injection of a solution volume (or an equal volume of hetastarch solution into a control dog) and 4) plasma hemoglobin concentration up to about 1.2 g / dL in the normal circulatory system near the stenosis of each dog Experimental group A dogs as described in Example 10 for 30 minutes after intravenous injection of a polymerized hemoglobin solution amount (or an equal volume of hetastarch solution to a control dog) in an amount sufficient to raise Mean hind limb tissue for control dogs compared Is a plot of Moto圧 (torr). 図7は、各犬の将来の狭窄の近傍の通常の循環系に、約2g/dLまで全ヘモグロビン濃度を上昇させるのに十分な量で、重合化ヘモグロビン溶液量を静脈内に注射した後、各犬の後脚に94%の大腿動脈狭窄を導入した、実施例10に記載の実験群Bの犬に対する平均後脚組織酸素圧(torr)のプロットである。該プロットは、以下の条件下、1)ベースライン、2)各犬に94%の大腿動脈狭窄を確立して30分後、および3)各犬に94%の大腿動脈狭窄を確立して45分後に対する平均後脚組織酸素圧を提供する。FIG. 7 shows that after normal injection of a polymerized hemoglobin solution into a normal circulatory system in the vicinity of each dog's future stenosis in an amount sufficient to increase the total hemoglobin concentration to about 2 g / dL, FIG. 10 is a plot of mean hindlimb tissue oxygen tension (torr) for dogs in experimental group B described in Example 10 with 94% femoral artery stenosis introduced into the hind legs of each dog. The plot shows the following conditions: 1) Baseline, 2) 30% after establishing 94% femoral artery stenosis in each dog, and 3) Establishing 94% femoral artery stenosis in each dog 45 Provides the mean hindlimb tissue oxygen tension after minutes.

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アルミニウムホイルラミネート素材を含む、約0.0001〜約0.01インチの厚さを持つ酸素保護フィルム二重包装であって、室温で1気圧あたり24時間あたり100平方インチあたり約1.0cc未満の酸素透過性を持つ酸素保護フィルム二重包装中に、脱酸素化ヘモグロビン製剤を維持することからなる、脱酸素化ヘモグロビン製剤の安定性を保護する方法。
An oxygen protective film double wrap having a thickness of about 0.0001 to about 0.01 inches, comprising an aluminum foil laminate material, and less than about 1.0 cc per 100 square inches per 24 hours per atmosphere at room temperature A method for protecting the stability of a deoxygenated hemoglobin formulation, comprising maintaining the deoxygenated hemoglobin formulation in a double package of oxygen protective film having oxygen permeability.
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